考虑蒸汽力作用船舶柴油机轴系非线性振动研究

【摘要】：以气缸、飞轮、螺旋桨及弹性联轴器的非线性特性组成的耦合系统为对象,应用非线性振动理论及其数值分析方法研究船舶柴油机轴系的非线性动力学问题。将柴油机轴系模化成两圆盘系统,应用拉格朗日方程,得到柴油机轴系的非线 性振动微分方程。/根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振、1/3次亚谐共振、3次超谐共振和主参数共振的近似解及对应的定常解,分析了外激励、系统阻尼、调谐值等对系统的影响。基于振动微分方程建立SIMULINK框图,得到时间响应曲线和相图并与多尺度法结论相比较。主共振、1/3次亚谐共振和3次超谐共振三种情况,外激励K sin( nθ1 +φ)分为n =1和n≠1两种情况分别求解分析。主共振幅频响应存在跳跃现象;合理外激励范围内不存在1/3次亚谐共振;系统主参数共振的幅频响应曲线存在两个分支解。 将船舶轴系模化为三圆盘系统,系统所受外激励既包含蒸汽力又包含螺旋桨水动力,应用拉格朗日方程,得到柴油机轴系的非线性振动微分方程。当飞轮匀速运转时,通过变换得到不含耦合项的方程组;当飞轮非匀速运转时,通过变换得到含有耦合项的方程组。不含耦合项的方程组作为两个单自由度系统求解,第一个单自由度系统前面已作分析,第二个单自由度系统也分为主共振、1/3次亚谐共振、3次超谐共振分别求解。对含耦合项的方程组则分为外激励频率接近系统一阶固有频率和外激励频率接近系统二阶固有频率两种内共振情况,分别进行分析。