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大功率船用齿轮传动系统振动抑制关键技术及应用

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成果主要完成人

刘静,余文念,曾强,涂文兵,王利明,石佳,穆晓宁,杜伟涛,李鑫斌,许亚军

项目概况

该项目在国家科技支撑计划、重庆市技术创新与应用示范专项、重庆市基础科学与前沿技术项目等支持下,攻克了机械传动系统核心动力学难题,打破国外技术垄断,形成了机械传动系统振动控制关键技术及相关自主知识产权体系,主要技术创新如下: 1.内外多源非确定性激励动力学建模理论 提出船用机械传动系统传动齿轮-轴-轴承刚柔耦合动力学建模理论,阐明了机械传动系统内激励作用机理及动力学行为演变规律,解决了高速、重载、严酷下环境下多源非确定性激励耦合分析难题,填补我国船用机械传动系统在多源随机因素和非线性激励强耦合下动力学设计和分析技术的空白,奠定了高性能机械传动动力学正向设计的理论基础。基于该技术的动态载荷预测值与实测偏差小于10%,扭振预测偏差小于5%。单台齿轮箱传动使用本项目成果后,马力从约40000马力增长到超50000马力。 2.异常振动模式解耦分离与提取方法 建立误差与异常耦合激励的机械传动系统振动模式解耦分离方法,揭示了异常振动模式的产生及演变机理,阐明了振动混叠调制规律;创新地提出了基于生物进化论自适应性消噪分离和变尺度解调的早期异常振动模式提取技术,攻克了强背景干扰、同频混叠、转速时变等条件下微弱异常振动模式的精准提取难题。所提方法较传统方法解耦分离效果提升超过95%。 3.极端工况下柔性机械传动系统振动抑制技术 构建高速、高温、油气等复杂工况下传动系统柔性支撑元件位置和刚度以及轮齿修形动态的设计方法,阐明了内外激励、结构参数对冲击振动传递规律的映射关系,形成了柔性机械传动系统振动抑制技术,解决了我国船用高功率机械传动装置振动特征预估与抑制的难题,填补了基于动载动态设计的机械传动系统振动抑制技术空白,形成的机械传动装置振动加速度级降低至97dB,降幅超过30%。航X传动装置振动烈度降低约52%,结构噪声从138dB降到了132dB。 该技术已在×型等大型舰船核心装备中广泛应用,该成果打破国外低振动噪声机械传动系统设计技术封锁,满足了我国核心型号装备自主可控战略需求,近三年经济效益达17.9亿元,累计直接经济效益65.9亿元。 项目获国家发明专利16项、软著8项;发表SCI论文81篇(他引2300余次)、EI论文18篇,4篇入选ESI高被引论文,1篇入选SCI期刊封面;获2023年陕西省机械工程学会科学技术奖一等奖。