船舶轴系校中状态及轴心轨迹的研究

论文摘要

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分,其校中质量的好坏,对于确保轴系长期正常的运转非常重要。随着船舶装载条件、航行区域海况等因素的变化,轴系的工作条件十分恶劣,导致艉轴承磨损加剧甚至烧损、轴系振动情况恶化等事故不断出现。因此,有必要寻找一种切实可行的方法来监测船舶轴系的运转状态。特别是对于校中安装好的船舶轴系,在运转过程中,其实际校中质量的检测和评定,在国内外的研究中很少涉及。基于此,本文提出了通过轴心轨迹来评价船舶轴系校中状态的方法。轴心轨迹作为旋转机械一类重要图形征兆,包含了大量的信息,它能够形象、直观地显示设备的运行情况。与一般的旋转机械不同,船舶轴系拥有较大的长径比,对其轴心轨迹的研究,不仅能够快速有效的评判轴系的校中质量,而且对于船舶轴系的在线监测和故障诊断,提高专家系统的智能化水平,都有很高的应用价值。本文首先对船舶轴系的组成进行了分析,指出了船舶轴系轴心轨迹的特点,并在考察了一般船舶轴系布置原则的基础上,建立了本课题所要研究的船舶轴系实验台。考虑到船舶轴系的实际工作环境,实验台的基座采用了船舶双层底结构,以便模拟船体变形对轴系的影响。其次本文应用大型有限元分析软件ANSYS建立了船舶轴系实验台的有限元计算模型,进行了轴系直线校中计算和合理校中计算,得到了各校中状态下的轴承负荷以及轴系的挠度、转角、剪力和弯矩数值结果。最后利用电涡流位移传感器采集信号,利用小波包对原始的轴心轨迹进行提纯,比较了不同小波函数以及分解到不同层数对提纯效果的影响,得出了轴心轨迹结果。在船舶轴系直线校中和合理校中状态下,各轴承处的轴心轨迹提取结果与轴系校中计算结果一致,而且得到船舶轴系动态量化描述的初步结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状及问题分析
• 1.2.1 船舶轴系校中
• 1.2.2 轴心轨迹
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 本文的主要内容
• 第2章 船舶轴系轴心轨迹的特点及信号采集分析
• 2.1 船舶轴系轴心轨迹的特点
• 2.2 信号采集分析
• 2.2.1 信号的离散化和采样定理
• 2.2.2 振动信号的滤波
• 2.3 频谱分析
• 2.4 小波相关理论
• 2.4.1 小波分析
• 2.4.2 小波分析与傅里叶变换的比较
• 2.4.3 常用小波介绍
• 2.4.4 小波包分析
• 第3章 船舶轴系轴心轨迹的信号采集
• 3.1 实验台情况介绍
• 3.2 实验仪器
• 3.2.1 位移传感器的选取及其工作原理
• 3.2.2 信号采集分析仪
• 3.3 电涡流位移传感器
• 3.3.1 电涡流位移传感器的主要参数
• 3.3.2 传感器的静态标定
• 3.4 数据采集的参数设置
• 3.5 仪器安装与测点布置
• 3.6 实验步骤
• 第4章 船舶轴系校中状态下的轴心轨迹提取
• 4.1 有限元法简介
• 4.2 船舶轴系实验台校中计算模型
• 4.2.1 模型的简化
• 4.2.2 船舶轴系实验台的基本参数
• 4.2.3 建立有限元模型
• 4.3 直线校中计算及轴心轨迹分析
• 4.3.1 直线校中计算
• 4.3.2 轴心轨迹分析
• 4.4 合理校中计算及轴心轨迹分析
• 4.4.1 合理校中计算
• 4.4.2 轴心轨迹分析
• 4.5 实验结果综合分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历