【摘要】：隨著我國“一帶一路”構(gòu)建全球利益共同體和命運共同體的戰(zhàn)略布局不斷深入穩(wěn)固,全球貿(mào)易往來的激增對航運業(yè)的發(fā)展帶來了新契機,同時也對承擔(dān)主要運輸任務(wù)的船舶行業(yè)提出了更為嚴格的要求。目前船東在接收新船時重點考察的指標主要集中在航行快速性、安全性,貨物裝卸高效性,船員生活工作舒適性和船舶運營經(jīng)濟性。船舶動力系統(tǒng)是影響以上船舶性能的關(guān)鍵因素之一,而軸系扭轉(zhuǎn)振動作為影響動力系統(tǒng)的主要存在方式,一直以來備受關(guān)注。對扭轉(zhuǎn)振動學(xué)科的研究,與信號測量技術(shù)和信號處理分析方法的不斷進步緊密相關(guān)。要對推進軸系在扭振激勵下運行的可靠性做出準確的判斷,必須依靠扭振的實際測量。此外,國內(nèi)外許多專家利用曲軸瞬時轉(zhuǎn)速和扭振信號進行故障診斷,也需要準確測量曲軸扭振和瞬時轉(zhuǎn)速。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,針對扭振測量中的相關(guān)問題展開研究,主要內(nèi)容如下:(1)為保證脈沖時序法測量分析軸系扭振的準確性和測量的精度,結(jié)合理論、仿真和實驗,研究齒盤齒數(shù)和數(shù)采頻率對測量結(jié)果的影響,推導(dǎo)了每圈齒盤齒數(shù)的上、下限和最低數(shù)采頻率的計算公式。結(jié)合仿真與試驗,分析剖分齒安裝配合間隙對扭振測量的具體影響,給出了修正方案,提高了利用剖分齒測量扭振結(jié)果的精度。(2)為提高軸系扭振測量效率和測量精度,研究了應(yīng)變法測量扭振的方法和流程。對應(yīng)變法測量得到的數(shù)據(jù)進行時域統(tǒng)計分析、基于相關(guān)性分析的主諧次分析、基于小波包頻段能量特征的扭振影響因素權(quán)重分析,對分析測量結(jié)果和反饋理論計算提供了方法和依據(jù)。(3)為方便對測量結(jié)果進行處理分析,基于Visual Basic.NET語言,通過Visual Studio與MATLAB混合編程,開發(fā)了一套能夠滿足行業(yè)實際需求的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的軸系扭振測量分析軟件,并利用5000HP拖輪實船測試數(shù)據(jù)為算例,對軟件進行了測量。軟件測量結(jié)果表明,該軟件所用分析方法實用可靠,程序正確,該軟件操作簡單、功能齊全,能滿足行業(yè)對軸系應(yīng)變測量分析的需求。
【圖文】：

全球貿(mào)易往來的激增對航運業(yè)帶了新的發(fā)展契機，同時也對承擔(dān)主要運輸任務(wù)的船舶行業(yè)提出了更為嚴格的要求。向著大型、高速和智能方向快速前進是當前船舶發(fā)展的主要趨勢，船廠以及船東在接收新船時重點考察的指標包括航行快速性、貨物裝卸高效性、船員生活工作舒適性和船舶運營經(jīng)濟性。船舶動力系統(tǒng)是影響船舶性能的關(guān)鍵因素之一，扭轉(zhuǎn)振動作為影響動力系統(tǒng)可靠性和安全性的主要存在方式，一直以來備受關(guān)注。柴油機推進的船舶中引起扭振的主要因素有：柴油機不連續(xù)性噴油與燃燒，以及隨之而來不均勻的輸出扭矩；齒輪系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中的誤差和嚙合沖擊帶來的激勵；船舶推進軸系安裝過程中的不良對中，以及自身和軸系附件的材料不均勻、質(zhì)量不平衡；螺旋槳運行時受不均勻流場影響，各槳葉之間受力不均勻，從而對軸系帶來不平衡激勵。軸系在運行過程中因為扭振而產(chǎn)生的疲勞不斷積累，將會在軸上形成裂紋、切口，隨著時間推移，最終可能會導(dǎo)致軸系瞬間斷裂。同時，扭振會對推進系統(tǒng)噪聲、動力性能帶來很不利的影響[1-2]。長期以來，船舶因扭振而導(dǎo)致的事故時有發(fā)生（如圖 1-1 所示），引起了業(yè)界的重視，，相關(guān)單位和學(xué)者開展了廣泛的研究[3-7]。

第 2 章 脈沖式扭振信號分析.1 脈沖式扭振測量“脈沖時序法”扭振測量主要是借助于飛輪齒盤、安裝在系統(tǒng)軸系上的構(gòu)（如齒輪、碼盤、條紋光帶等）或者自帶等分機構(gòu)的傳感器（如光電編），利用霍爾傳感器、電渦流傳感器或光電傳感器等信號傳感器將系統(tǒng)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成為含有扭振信息的脈沖電信號，通過對該轉(zhuǎn)速脈沖進行計軸系扭振信號。以方波脈沖電信號為例，其測量原理如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.21

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本文編號：2663094