论文摘要
横移船架是船舶下水过程中的一种重要装置,其走轮系统由走轮(平衡轮、边轮)、轮轴、轴承以及轨道等结构组成。在超低速运行过程中受力十分复杂,尤其在轨缝间冲击剧烈,容易引起瞬时超负荷,接触应力增大,导致走轮、轮轴等结构出现变形、断裂的现象。走轮系统一旦损坏将严重影响横移船架运行的安全性与平稳性。随着船舶工业的迅速发展,新建船舶的吨位和体积越来越庞大,这给船舶下水工作带来了更加严峻的考验。为了排除潜在的危险,提高船舶下水的安全性,必须研究横移船架的可靠性。本文以某横移船架轮轨系统为研究对象,开展了有限元仿真与试验分析,探讨了轮轨接触应力以及轮轴和轴承的应力、应变的变化状况,分析了行进速度、载荷等参数对走轮在轨缝处所受冲击的影响水平,进行了走轮承载能力试验,验证了理论计算和有限元分析结果。主要工作及成果如下：(1)根据经典公式,计算不同载荷下平衡轮和边轮轮轴的弯曲应力、挠度、轴承的比压值p及pv值,以及走轮与钢轨之间的接触压力。结果表明,当横移船最大载荷为400kN时,以上参数均在许用范围之内。(2)建立了走轮系统的有限元模型,对平衡轮与边轮的轮轴与轴承在不同载荷作用下的压力、变形状况以及轮轨间的接触压力情况进行了有限元仿真计算。结果表明走轮轮轴、轴承的压力和变形以及轮轨间的接触压力随外载荷的增大而线性增大。(3)利用ANSYS/LS-DYNA动态分析功能对横移船架在轨缝处的冲击状况进行仿真分析。在冲击过程中,最大von Mises等效应力、最大接触应力和等效塑性应变都随行进速度、载重的增大而增大。行进速度和载重对钢轨的影向响比较明显,而对走轮的影响相对较小。为保证走轮系统的安全性,走轮行进的最大行进速度应不大于6m/min。(4)对走轮系统进行压力承载试验。根据试验数据,分析有限元计算误差的原因,并对有限元模型进行修正。结果表明有限元计算结果与试验数据比较吻合,误差2.5%以内,走轮轮轴与滑动轴承各项指标满足设计要求,走轮与钢轨之间的接触应力在许用应力范围之内。