船舶多支撑轴系负荷仿真分析文献综述
2020-04-15 16:57:14
一 .目的及意义(国内外的研究分析)
我国为与德国工业4.0[1]全面对接制定了《中国制造2025》[2]的行动纲领,旨在利用新兴技术,推动工业智能化,从而构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂,其中高级船舶以及海洋工程设备更是重点推进领域。机舱是船舶的动力源,是船舶的心脏,而轴系工程是机舱工作的重中之重,船舶推进轴系的功能就是将主机的功率传递给螺旋桨,同时通过螺旋桨产生的推力,传给船体,从而达到船舶前进的目的[3]。船舶轴系由传动轴、传动设备、支承部件、艉密封装置, 以及一些其他附件组成。船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分, 螺旋桨能否持续正常运转,在很大程度上取决于轴系工作的可靠性。轴系的故障一般有两类:一类是轴的某部分变形、裂缝或折断;另一类是轴承过热后被烧坏[4]。其原因很复杂,可归纳为两个主要方面:首先是轴系内在的原因,其本身在结构、材料强度等方面存在缺陷;其次是外部原因,轴系在运转中受到异常外力作用[5]。
为保证轴系长期安全地正常运行,除应保证轴系具有足够的强度和刚度外,还要保证轴系处于合理的状态,以使各轴段内的应力,以及各轴承上的负荷处在合理的范围之内[6]。船舶轴系的校中,就是将船舶的理论中心线与实际中心线最大可能的保持一致,这样船舶轴系承受的额外扭矩与弯曲应力能达到最小,好的校中能保证轴系长期在恶劣的条件下工作,保障船舶财产和人员的生命安全,延长船舶推进装置的寿命[7]。
在计算机高速发展的今天,软件建模也应运而生,成为了计算机时代不可或缺的产物。在轴系 合理安装校中前,必要的一步是利用计算机建立轴系简化模型。这样做的目的是让安装工作预先在 计算机上开展,这样不仅可以预知轴系负荷情况,还极大的降低了安装过程中造成的不必要的损失[8]。
二 .传统轴系校中计算方法(国内外研究总结)
目前传统轴系校中计算方法有三种:三弯矩方程、迁移矩阵法与有限元法。
1.三弯矩方程算法
三弯矩算法是一种比校常用的算法,现国内外学者对三弯矩算法做出了针对不同情形的改进。杨勇等人针对双桨系统提出了一套基于流动分析的改进三弯矩算法,该例验证了改进算法的有效性,可以防止双浆系统校中的失效问题[9];武汉理工大学的张升平等人针对船舶静态校中计算的缺点对传统连续梁三弯矩方程进行改进[10]。
2.迁移矩阵法