軸承支承長(zhǎng)度及間距對(duì)船舶軸系振動(dòng)特性影響

本文主要對(duì)軸承的支承長(zhǎng)度以及間距對(duì)于船舶軸系振動(dòng)的特性進(jìn)行相應(yīng)的分析，發(fā)現(xiàn)在不同位置處，以及不同的支承長(zhǎng)度對(duì)船舶的軸系的固有振動(dòng)的影響，并且經(jīng)過(guò)計(jì)算，不同位置軸承的變化對(duì)于船舶軸系固有振動(dòng)的影響都不同。其中對(duì)于船舶軸系的振動(dòng)的影響最大的是船舶前后艉架軸承和船舶艉管軸承，并且這些軸承所工作的環(huán)境都是十分的惡劣，在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)發(fā)生很大的變化。
在船舶的軸承的正常的運(yùn)作中，軸承的支承的面積是隨之改變的，所以必須要對(duì)軸承的長(zhǎng)度對(duì)于軸系振動(dòng)的影響進(jìn)行相應(yīng)的研究，并且要根據(jù)一些條件，來(lái)對(duì)相應(yīng)的軸系進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)避開(kāi)共振所產(chǎn)生的危害。主要是對(duì)船舶的軸系的后艉架軸承和船舶艉管軸承進(jìn)行相應(yīng)的變化，并且要計(jì)算不同條件下的軸系的固有的頻率，根據(jù)不同的軸系之間的間距變化來(lái)對(duì)分析。
傳播軸系軸承數(shù)學(xué)模型及軸系動(dòng)力學(xué)方程
1.1.船舶軸系軸承數(shù)學(xué)模型
船舶的軸系軸承主要是典型的液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承，主要的方程式為：1/r2·α/αθ（h3/μ·α/αθ）+α/αθ（h3/μ·α/αz）=αβα/αθ+12（ycosθ+xsinθ）
在這個(gè)公式中，當(dāng)瓦面是圓形的時(shí)候，可以利用e與eθ來(lái)表示對(duì)于速度的擾動(dòng)，這是可以將以上的公式變化為：1/r2·α/αθ（h3/μ·α/αθ）+α/αθ（h3/μ·α/αz）=αβα/αθ+12（ecosθ+eφsinθ）
這時(shí)，在公式之中，可以看出油膜的厚度是h，油膜的壓力則是為p，而μ則是潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度，z為主要的軸向的坐標(biāo)，這時(shí)，要以c為軸承的半徑，以L(fǎng)為軸承的長(zhǎng)度，將軸承的直徑設(shè)為A，速度為w，μ是進(jìn)油的溫度以及動(dòng)力粘度。最終得出公式：α/αθ（h3/μ·α/αθ）+1/（L/D）2α/αλ（H3/μ·αp/αλ）=3αH+6（ycosθ+xsinθ）.α/αθ（h3/μ·α/αθ）+1/（L/D）2α/αλ（H3/μ·αp/αλ）=-3εsinα（1-2θ）+6εcosγ.
根據(jù)以上的公式求解可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)求得的壓力可以滿(mǎn)足工程需要，必須要有相應(yīng)的模型來(lái)進(jìn)行雷諾方程的求解。
1.2.軸系動(dòng)力學(xué)方程
主要的系統(tǒng)的方程式：Mp+Cq+Kp=R，在這個(gè)公式中M、C、K主要是代表系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣以及剛度矩陣，而q主要是指系統(tǒng)的位移矩陣，而R則是代表著系統(tǒng)的激振力列的向量。
船舶軸承的有限元模型
將軸承中的初始的船舶的軸承支承的長(zhǎng)度設(shè)為50mm，并且將支承增加到100mm，或者是將軸承減少到30mm。根據(jù)實(shí)際船舶的有限元模型，并且利用其相關(guān)的軟件來(lái)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，將軸系的單位進(jìn)行劃分，將各個(gè)軸承中的支承設(shè)為理想的面接觸，從而來(lái)忽略軸系中對(duì)于振動(dòng)的影響。
對(duì)于結(jié)果的計(jì)算
3.1.軸承的支承的長(zhǎng)度對(duì)軸系固有的振動(dòng)特性進(jìn)行影響
軸系的低階振動(dòng)頻率是主要影響后托架軸承的支承的長(zhǎng)度，支承長(zhǎng)度的降低，可以有效的降低軸承的振動(dòng)頻率，并且在船舶軸系的運(yùn)行過(guò)程中，最為主要的就是軸系的低頻率振動(dòng)，因此，必須要加強(qiáng)對(duì)于后托架軸承的支承長(zhǎng)度的重視。前托架軸承對(duì)于軸系振動(dòng)也有著影響，主要是隨著軸承的支承長(zhǎng)度的增加而發(fā)生改變，軸系中固有振動(dòng)的頻率會(huì)不斷的增加。另外前托架軸承在前幾階對(duì)于振動(dòng)的頻率不是很大，主要是在后幾階，有很大的影響。因此前托架軸承的磨損對(duì)于軸系的影響是不大的。
3.2.對(duì)于軸承間距對(duì)于固有振動(dòng)的特性的影響
①托架軸承間距對(duì)軸系固有的振動(dòng)的頻率有影響，對(duì)托架軸承的間距主要是后艉架軸承支承的位置會(huì)不斷的沿著船艏的方向進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)，從而造成了一定間距，并且后艉架軸承的工作環(huán)境是相當(dāng)惡劣的，因此對(duì)于后艉架軸承的磨損是非常的嚴(yán)重的，并且磨損的速度也是很快的。
②前托架軸承以及船舶艉管之間的間距對(duì)于船舶軸系的振動(dòng)有著很大的影響，但是與艉架軸承相比，對(duì)于傳播固有的振動(dòng)的頻率的影響則比較的小一些。

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于船舶軸系固有的振動(dòng)特性的影響，在不同位置的軸承的支承長(zhǎng)度不斷的變化，對(duì)于船舶軸系固有振動(dòng)的影響也是各不相同。在軸承中，只有船舶的前后艉架軸承和船舶艉管軸承對(duì)于船舶軸系固有的振動(dòng)影響最大，主要是因?yàn)檫@些軸承的工作的環(huán)境十分的惡劣，并且在船舶運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一些特殊的變化，尤其是支承長(zhǎng)度，其性能會(huì)不斷的變化。因此，一定要加強(qiáng)對(duì)這些軸承的觀察和監(jiān)測(cè)，從而來(lái)保證其正常的運(yùn)行。在其他的位置上的一些支承長(zhǎng)度的變化比較的小，所以對(duì)于船舶軸系的固有振動(dòng)的特性的影響也是十分小的。而對(duì)于間距對(duì)船舶軸系的影響，主要是托架軸承的間距對(duì)其的影響比較大，這主要是因?yàn)楹篝杭茌S承得運(yùn)行環(huán)境更加的差，比前艉架軸承運(yùn)行環(huán)境還要差，因此才會(huì)導(dǎo)致其對(duì)于船舶軸系固有振動(dòng)的特性的影響大。所以在船舶的運(yùn)行的過(guò)程中，一定要時(shí)刻的注意前后艉架軸承之間的間距的變化，加強(qiáng)對(duì)其的查看，從而來(lái)保證船舶的正常運(yùn)行。