本文選題：船舶軸系 + 柴油機(jī)�。� 參考：《大連海事大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系不僅是輪機(jī)重要的組成部分,而且是船舶安全與正常航行的重要保障。隨著船舶大型、高效、智慧方向發(fā)展,不僅螺旋槳的尺寸和質(zhì)量明顯地增加、船體結(jié)構(gòu)變形明顯地增大,使得軸系結(jié)構(gòu)、功能、狀態(tài)都在發(fā)生變化,從而倍受關(guān)注；而且受裝載條件、航行區(qū)域海況、維護(hù)修理等使用因素的影響,有可能導(dǎo)致船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)發(fā)生畸變、尾軸承過度磨損、甚至發(fā)生軸系疲勞斷裂等嚴(yán)重機(jī)損事故,危及船舶安全與正常航行。因此,從全壽命周期的角度,有必要深入認(rèn)識(shí)和掌握“柴油機(jī)—軸系—螺旋槳”構(gòu)成的大型“往復(fù)—回轉(zhuǎn)”動(dòng)力系統(tǒng)服役性能與服役狀態(tài)變化。本文基于試驗(yàn)?zāi)M和分析計(jì)算相結(jié)合的研究方法,開展了基于傳遞矩陣?yán)碚摰拇拜S系合理校中的理論計(jì)算方法與評(píng)價(jià)服役狀態(tài)的反求計(jì)算方法的研究,建立了基于有限元方法的船舶軸系合理校中數(shù)值模擬的計(jì)算模型,利用ANSYS和MATLAB工具,分析并研究了118000DWT、1100000DWT、57300DWT三種典型船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系設(shè)計(jì)安裝狀態(tài)下,軸系靜態(tài)、熱態(tài)、穩(wěn)態(tài)時(shí)的線性和非線性校中理論計(jì)算與數(shù)值模擬計(jì)算的合理性,完善了船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系設(shè)計(jì)安裝狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法。結(jié)合船舶實(shí)際,集成“柴油機(jī)—軸系—螺旋槳”結(jié)構(gòu)于一體,自主設(shè)計(jì)研發(fā)了船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái),并進(jìn)行了船舶軸系合理校中計(jì)算、安裝、調(diào)試。在此基礎(chǔ)上,基于電渦流位移傳感技術(shù),在線實(shí)時(shí)采集原始位移信號(hào),采用小波理論的小波包降噪與重構(gòu)提純方法,研究了各軸承處的軸心軌跡及其變化,進(jìn)一步揭示了船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)特征及其演變規(guī)律,建立了基于電渦流位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)評(píng)價(jià)方法(軸心軌跡法)。其次,基于無線遙測(cè)技術(shù),在船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了在線實(shí)時(shí)的應(yīng)變測(cè)試,計(jì)算了軸系彎矩、扭矩、軸承負(fù)荷,可反求計(jì)算出測(cè)試狀態(tài)下的軸系力學(xué)狀態(tài)特征參數(shù)(撓度、轉(zhuǎn)角、彎矩、剪力),以及軸系動(dòng)力狀態(tài)特征參數(shù)(功率和轉(zhuǎn)速),建立了基于無線遙測(cè)彎矩的船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)評(píng)價(jià)方法(反求算法)。基于SRT傳感技術(shù),在船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了在線實(shí)時(shí)熱電流與轉(zhuǎn)速測(cè)試,利用IGOR PRO工具對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行頻域離散化處理,根據(jù)能量守恒定律,計(jì)算了不同軸系狀態(tài)下的基準(zhǔn)系數(shù),提出了由單一加載方式所得的基準(zhǔn)系數(shù)對(duì)復(fù)合加載方式基準(zhǔn)系數(shù)的量化表征方法,建立了基于SRT傳感技術(shù)的船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)評(píng)估方法(基準(zhǔn)系數(shù)法),并驗(yàn)證了其合理性。本文基于船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)監(jiān)控技術(shù),通過采集靜態(tài)與動(dòng)態(tài)多源信息,提取出船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)特征參數(shù),建立了包括設(shè)計(jì)狀態(tài)、安裝狀態(tài)以及服役狀態(tài)的船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系全壽命周期評(píng)價(jià)方法,實(shí)現(xiàn)了船舶柴油機(jī)推進(jìn)軸系狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)。
[Abstract]:Propulsion shafting of marine diesel engine is not only an important part of marine engine, but also an important guarantee of ship safety and normal navigation. With the development of large, efficient and intelligent ship, not only the size and quality of propeller are obviously increased, but also the deformation of hull structure is obviously increased, which makes the shafting structure, function and state all change, which has attracted much attention. Furthermore, due to the influence of loading conditions, sea conditions in navigation areas, maintenance and repair, etc., it may lead to serious mechanical damage accidents such as distortion of the propulsion shafting state of marine diesel engines, excessive wear of tail bearings, and even fatigue fracture of shafting. Endangering the safety and normal navigation of the ship. Therefore, from the point of view of the whole life cycle, it is necessary to deeply understand and master the service performance and service state change of the large reciprocating and rotating power system composed of "diesel engine, shafting and propeller". Based on the combination of experimental simulation and analytical calculation, this paper studies the theoretical calculation method of ship shafting reasonable alignment based on transfer matrix theory and the reverse calculation method of evaluating service state. The numerical simulation model of ship shafting alignment based on finite element method is established. Using ANSYS and MATLAB tools, three typical marine diesel engine propulsion shafting design and installation state, static and hot state, are analyzed and studied in the design and installation state of 118,000 DWT-11000DWT-57300DWT. The rationality of theoretical calculation and numerical simulation of linear and nonlinear alignment in steady state improves the evaluation method of the design and installation of marine diesel engine propulsion shafting. Combined with the actual situation of the ship and integrating the structure of "diesel engine shafting propeller", a marine diesel engine propulsion shafting test bed was designed and developed, and the reasonable alignment calculation, installation and debugging of the ship shaft system were carried out. On this basis, based on the eddy current displacement sensing technology, the original displacement signals are collected in real time on line, and wavelet packet denoising and reconstruction methods are used to study the axis locus and its change of each bearing. The characteristics and evolution of marine diesel engine propulsion shafting are further revealed, and an evaluation method of marine diesel engine propulsion shafting based on Eddy current displacement monitoring technique is established. Secondly, based on the wireless telemetry technology, the on-line real-time strain test was carried out on the marine diesel engine propulsion shafting test rig, and the bending moment, torque and bearing load of the shaft system were calculated. The characteristic parameters of shafting mechanical state (deflection, rotation angle, bending moment) can be calculated in reverse. In this paper, a new method for evaluating propulsion shafting state of marine diesel engine based on wireless telemetry of bending moment is established, and the characteristic parameters of shafting dynamic state (power and rotational speed) are also discussed. Based on the SRT sensing technology, the on-line real-time thermal current and rotational speed measurements were carried out on the marine diesel engine propulsion shafting test rig. The original signals were discretized in frequency domain by using the IGOR PRO tool, and according to the law of conservation of energy, the original signals were discretized in frequency domain. The reference coefficients in different shafting states are calculated, and the quantization representation method of the reference coefficients obtained from the single loading mode to the reference coefficients of the composite loading mode is proposed. A method for evaluating the state of marine diesel engine propulsion shafting based on SRT sensing technology is established, and the rationality of the method is verified. Based on the monitoring technology of marine diesel engine propulsion shafting, the static and dynamic state characteristic parameters of marine diesel engine propulsion shafting are extracted by collecting static and dynamic multi-source information, and the design state is established. The life cycle evaluation method of marine diesel engine propulsion shafting in installation state and service state is presented to realize the comprehensive evaluation of marine diesel engine propulsion shafting state.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.121

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本文編號(hào)：1888034