船舶轴系振动模拟试验研究开题报告

2020-04-12 16:04:21

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

船舶轴系是实现舰船发动机与推进器一般为螺旋桨的能量传递、同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力通过轴系传给船体,推动船舶前进的系统,是舰船动力装置系统中必不可少的重要部件^[1]。船舶轴系的主要部件有螺旋桨轴、中间轴、推力轴以及它们的轴承联轴器舰轴管装置。由于船舶轴系是弹性体，是一个既有扭转弹性又有回转质量的扭转振动系统，所以船舶在实际运行时会遇到各种因素的影响而容易使船舶轴系产生振动。如船舶主机不均匀传递力矩、安装时轴系对中性不好、制造材料的不均匀，以及自身质量的不平衡等会引起船舶轴系的周期振动，另外由于齿轮加工的不精确和安装上的误差等都会对船舶轴系产生各种激励，使船舶轴系产生振动。船舶轴系振动形式包括纵向、横向和扭转，以及三种振动形式的不同耦合情况^[2]。这些振动形式将导致曲轴、中间轴断裂、弹性轴断裂、局部轴段发热、桨轴锥形大端龟裂破坏等问题，进而使船舶动力系统出现问题甚至瘫痪^{[3] [4]}。轴系振动造成的事故有很多，现列举几个如下：1960 年，在中国川江，一艘客轮的轴系发生扭转振动导致主机主轴瓦烧熔，影响了船舶的正常运行； 1991年，中国“金刚岭”轮的轴系剧烈振动导致船舶不能正常工作；1995年，中国某9500/8500 级成品油船发生强烈的轴系振动导致轴承及连接螺栓损坏，使船舶发生故障^[5]。从上面这些事故我们可以看出，船舶轴系的振动会使轴系的各部件出现严重故障进而影响船舶的航行性能和安全性。所以轴系的振动研究一直是国内外船舶业十分关心的问题。因此，对轴系振动信号进行精确采集和时域、频域、阶次分析，对于提高轴系设备运行的可靠性，减少轴系故障率等都具有重要意义。

1.2国内外研究现状

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本研究内容

2.1.1船舶轴系振动形式^[15]

2.1.1.1扭转振动

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3. 研究计划与安排

1.第1周至第3周：查阅不少于20篇的相关资料，其中英文文献不少于5篇，完成开题报告。

2.第4周至第5周：翻译英文资料（不少于5000汉字）并交予指导老师检查。

3.第6周至第7周：参考相关资料进行设计试验。

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4. 参考文献（12篇以上）

[1] 周春良．船舶轴系振动研究．哈尔滨工程大学．2006

[2] 刘夏青，温小飞，张怀越，秦旭.船舶轴系振动教学演示实验台架设计与实验分析[J].大学物理实验，2013,26（5）：34-37

[3] 徐洪志．旋转机械轴系扭振测量研究．[硕士学位论文] 北京: 清华大学．2005

[4] 胡旭刚.柴油机轴系扭振监测方法研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.

[5] 刘大江.江船轴系扭振问题实例[A].中国航海学会 2004 年度学术交流会优秀论文集专刊[C].武汉.2004.150-151

[6] 江凡．船舶推进轴系动力参数采集与信号分析系统．[硕士学位论文]大连：大连理工大学．2004

[7] 卢文祥，杜润生.机械工程测试、信息、信号分析[M].华中科技大学出版生，1999：4-7

[8] 石沉.振动测量与分析.同济大学出版社,1990

[9] 张禄禄.便携式船舶轴系振动测量分析仪器研究[D].武汉：华中科技大学，2011.

[10] 王济，胡晓.MATLAB在振动信号处理中的应用[M].北京：中国水利出版社，2006：31-33

[11] John G. Proakis，Dimitris G.Manolakis. Digital Signal Processing[J]. Prentice Hall/Pearson，2004：215~233

[12] Digital Signal Proeessing Seleetion Guide[Z]. Texas Instruments, 1996 [13] Ramon Pallas-Areny，John G.Webster 著，张伦译.传感器和信号调节[M].北京：清华大学出版社，2003：120-150

[14] R.Isermann. Model-based fault-detection and diagnosis—status and applications, Annu. Rev. Control 29 (1). 2005: 71–85

[15] 张抱月.船舶轴系振动研究与发展方向[J].中国水运，2015,15（4）：117-118

[16] 纪国宜,赵淳生.振动测试和分析技术综述[J].机械制造与自动化. 2010, 3:5-

[17] 吴森.现代工程信号处理及应用.中国矿业大学出版社.1997

[18] Yanjie Guo, Zuowei Fang, Xuefeng Chen. A new improved Synchronous squeezing Transform based on adaptive short time Fourier transform[C]. 2014 IEEE Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing (FENDT). 2014, 6: 329-334

[19] 寇惠,原培新:故障诊断中的振动信号处理.冶金工业出版社,1989。

[20] 汪曲波.船舶推进轴系振动与功率测量分析研究[D].武汉：武汉理工大学，2009

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