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付玉敏 (付玉敏.)

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螺旋桨轴系是船舶推进系统的重要组成部分,作为螺旋桨轴系主要部件的可倾瓦推力滑动轴承,不仅起到运动转换、传递动力的作用,而且还起到分离运动部件和静止部件的作用;其动态性能不仅影响到螺旋桨轴系的振动状态,决定螺旋桨轴系的寿命与可靠性,而且对船体的振动状态也有很大的耦合作用。因此,开展可倾瓦推力滑动轴承动特性研究,降低船体振动噪声,对我国新型船体建设具有重要意义。本文从理论和试验两方面开展推力滑动轴承动刚度的研究工作。在理论研究方面,本文首次将激振频率项引入可倾瓦推力轴承动特性计算模型;并根据润滑理论的基本方程,包括雷诺方程、膜厚方程、能量方程、温粘方程,建立了可倾瓦推力滑动轴承动特性的计算方法;研究了可倾瓦推力轴承运行工况对其动特性参数的影响。试验研究主要包括测试方法研究、测试系统搭建、试验数据处理方法研究以及试验测试等内容。测试方法研究方面,通过研究轴承转子系统多种激振方式的特点,并结合船用推力轴承的工作特点和动力学特性,本文首次提出了用冲击激励作用于正置转子系统旋转轴端的激振方式来识别可倾瓦推力轴承动特性的方法;在试验方案设计时根据试验条件及试验目的确定激振位置和位移测点布置;进而根据测量方法的要求完成了测试系统硬件的配置和基于LabVIEW的测试系统软件开发。试验数据处理方法研究包括数据预处理方法、参数识别方法以及数字仿真研究三部分。在数据预处理方面提出了一系列消除采集信号中强干扰的方法,如消除周期性噪声的二次采样互相关法、消除随机噪声的频域滤波法和时域截断方法等。在轴承动力学参数识别方法研究方面,建立了推力轴承——转子系统参数识别模型;选用平均周期图法(Welch法)来确定推力轴承系统的频响函数;给出了基于频响函数的推力轴承动力学参数识别方法——位移阻抗法和幅值平方法;并首次提出了将激振频率引入推力轴承动特性参数识别模型的求解方法。数字仿真研究中通过仿真信号对影响试验结果精度的多种因素进行了分析,建立了消除相位误差影响以及消减随机噪声影响的方法,如选择合适的频响函数解法、参数识别方法、识别频率段以及截断长度等。试验测试部分介绍了具体的试验工况、主要性能参数设置以及试验步骤;给出了不同工况下的刚度阻尼系数结果及其与理论计算结果的对比分析,验证了理论计算结果的合理性和数据处理方法的有效性;研究了刚度系数与激振频率间的关系,初步得到在分析频段内可倾瓦推力轴承的刚度随激振频率的增加而增加的结论。

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参数识别 动刚度 可倾瓦推力轴承 脉冲激振 有限差分法

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  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

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Degree: 工学硕士

Mentor: 徐华

Student No.:

Year: 2013

Language: Chinese

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