基于有限元分析的船舶调距桨液压缸疲劳磨损寿命预测

沈 轩，姚玉南，朱天鹏，杨 帆

(武汉理工大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430063)

可调螺距螺旋桨(以下简称调距桨)是一种船舶特殊的动力推进装置。调距桨能在不改变主机转向和转速的情况下，只需要调节桨叶螺距就能控制螺旋桨的方向和大小，实现船舶前进后退、换向和变速等动作。液压系统是调距桨的重要组成部分，液压系统驱使桨叶转动并控制桨叶螺距，直接影响了调距桨的功能实现，其结构精密复杂，运行环境恶劣，是故障易发的系统部件。由现有统计的船舶调距桨历史故障记录可知，液压系统是调距桨最容易发生故障的部位，占了整体故障的50%以上。船舶长时间的运行过程中，液压系统的设备性能不断退化，故障发生概率不断升高，当液压系统发生故障，船舶调距失灵，使船舶速度、航向失去控制，造成灾难性事故，因此关于调距桨液压系统设备的故障诊断研究对保证船舶航行的可靠性十分重要[1]。当前对调距桨的研究主要是针对桨毂内机械强度、螺距失控等问题进行分析，本文以液压系统的液压缸为对象，研究其活塞杆剩余寿命。

1 调距桨液压系统工作原理

调距桨液压系统的功能是驱使并控制桨叶转动，液压系统接收操作系统的控制指令，输送相应压力和流量的液压油，并将液压油输送至桨毂液压缸，液压油驱使活塞运动，并通过传动轴控制桨叶转动至相应的位置，从而改变桨叶螺距。通过液压系统的控制、反馈、调节等一系列指令，控制船舶调距桨螺距的变化，实现船舶各类动作的控制。……