调距桨装置调距机构联接螺栓自松动现象理论及仿真研究.doc

调距桨装置调距机构联接螺栓自松动现象理论及仿真研究我国“一带一路”战略布局越来越深入,为构建人类命运共同体的,刺激了全球贸易的往来,为船舶行业的发展带来了新的机遇,与此同时,对船舶运输的主要行业也提出了更为严格的要求。调距桨作为一种性能更好的先进推进装置,正被越来越多的从民间到军用的舰船使用,螺栓联接是保障调距桨液压调距机构正常运转的重要部分,必须安全可靠,研究其失效问题有实际意义。基于以上背景,本文以某调距桨装置在航行过程中遇到的调距机构联接螺栓自松动故障为研究对象,研究了螺栓联接的紧固原理和物理模型,分析了其松动机理,并以此为基础建立了螺栓联接的有限元模型,不仅模拟了横向循环载荷对自松动的影响,也探讨了螺栓联接自松动的机理和过程,并列出了螺栓联接自松动的防范措施。研究的具体内容包括:(1)螺栓联接的理论模型研究研究了螺栓联接的紧固原理,对螺纹受力进行了力学分析,明确了各扭矩组成部分的关系;研究了一种物理模型,使用数学方法分析螺纹面和支承面在外部载荷作用下引起的松动,通过数学模型对实际物理状态进行简化,可以明确主要因素横向载荷对螺栓联接自松动的影响,为有限元分析提供理论指导。(2)螺栓联接的有限元建模研究研究了螺纹牙型的基本参数计算过程,建立了其三维模型,进行了螺栓联接的六面体有限元网格划分,并且分析了螺纹牙受力变形、推导了求解预紧力作用下螺栓联接轴向载荷分布的山本晃解析法,和有限元计算结果进行了对比,验证了有限元模型的准确性。(3)调距桨联接螺栓自松动仿真研究针对某调距桨液压油管调节环联接螺栓所受到的实际工况进行了动力学仿真,验证了载荷工况的形式可能为导致自松动的横向载荷,在多种载荷组合情况下对螺栓联接松动问题进行仿真研究,分析横向载荷影响下螺栓联接的预紧力变化规律、接触面状态变化情况和相对滑动等,结合文献得出螺栓联接自松动的规律;从螺栓预紧力和松动量变化的宏观角度和接触应力与微量滑移的微动角度分别分析了螺栓的松动过程;从螺栓的设计角度和使用角度列出了防松方法。