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船舶轴系校中状态及轴心轨迹的研究

作　者: 孙树德
导　师: 王宏志
学　校: 大连海事大学
专　业: 轮机工程
关键词: 船舶轴系轴系校中轴心轨迹小波分析
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状及问题分析  10-14
    1.2.1 船舶轴系校中  10-12
    1.2.2 轴心轨迹  12-14
  1.3 本文的主要工作  14-15
    1.3.1 研究目标  14
    1.3.2 本文的主要内容  14-15
第2章船舶轴系轴心轨迹的特点及信号采集分析  15-25
  2.1 船舶轴系轴心轨迹的特点  15
  2.2 信号采集分析  15-17
    2.2.1 信号的离散化和采样定理  15-16
    2.2.2 振动信号的滤波  16-17
  2.3 频谱分析  17-18
  2.4 小波相关理论  18-25
    2.4.1 小波分析  18
    2.4.2 小波分析与傅里叶变换的比较  18-19
    2.4.3 常用小波介绍  19-22
    2.4.4 小波包分析  22-25
第3章船舶轴系轴心轨迹的信号采集  25-35
  3.1 实验台情况介绍  25-26
  3.2 实验仪器  26-29
    3.2.1 位移传感器的选取及其工作原理  27-28
    3.2.2 信号采集分析仪  28-29
  3.3 电涡流位移传感器  29-31
    3.3.1 电涡流位移传感器的主要参数  29-30
    3.3.2 传感器的静态标定  30-31
  3.4 数据采集的参数设置  31-32
  3.5 仪器安装与测点布置  32-33
  3.6 实验步骤  33-35
第4章船舶轴系校中状态下的轴心轨迹提取  35-65
  4.1 有限元法简介  35-37
  4.2 船舶轴系实验台校中计算模型  37-42
    4.2.1 模型的简化  37-39
    4.2.2 船舶轴系实验台的基本参数  39-41
    4.2.3 建立有限元模型  41-42
  4.3 直线校中计算及轴心轨迹分析  42-53
    4.3.1 直线校中计算  42-45
    4.3.2 轴心轨迹分析  45-53
  4.4 合理校中计算及轴心轨迹分析  53-62
    4.4.1 合理校中计算  53-55
    4.4.2 轴心轨迹分析  55-62
  4.5 实验结果综合分析  62-65
结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
研究生履历  72-73

船舶轴系校中状态及轴心轨迹的研究

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