钟卫华1，王〓勇1，倪福生2，李洪彬2
(1.江苏省水利机械制造有限公司，江苏 扬州〓225001)
(2.河海大学疏浚技术教育部工程研究中心，江苏 常州〓213022)
摘要：针对现有船舶推进器的SGJ20型明轮装置效率较低的实际情况，运用SolidWorks Simulation计算了明轮在工作时的应力状态，发现联接板、端板、划水板等质量较大的元件应力却较小，这对于提高明轮的效率有一定的优化空间。经几次优化后，在明轮装置质量减小24.3%的情况下，应力值只增加了6%，增加后的应力值也在安全范围内，即在保证明轮整体尺寸且结构强度满足使用要求的情况下，使得整船质量减小，在相同推力下，船速加快，间接提高了明轮的效率。
关键词：船舶推进器；明轮装置；结构优化；SolidWorks Simulation
中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：2095-509X(2018)02-0077-03

螺旋桨的出现，大大促进了船舶推进器的发展，使得大部分明轮被替代，但是对于吃水浅的内河船舶而言，明轮推进仍然是最好的推进方式。传统的明轮设计多采用经验设计，造成了明轮装置较笨重，没有在现有明轮结构上做详细的质量方面的结构优化。在整体尺寸（如明轮直径、划水板长度和宽度）不变的情况下，即明轮提供的推力不变，明轮质量较小的，会具有较快的航行速度。因此，除了运用MATLAB软件对明轮进行整体尺寸〖HJ*5/9〗优化配置，提高明轮效率外，在现有明轮基础上，保证明轮推动力的情况下，优化明轮的质量也是非常有意义的。随着CAD和CAE技术的提高，能准确地计算出明轮结构的质量和应力状态，为优化明轮结构提供了可靠的手段。本文运用SolidWorks软件中的Simulation模块对明轮结构进行了质量优化，取得了较好的效果。

1〓〖STBZ〗SGJ20型明轮装置介绍
SGJ20 型明轮装置由端板、划水板、轮辐、联接板等组成，如图1所示，直径1.5m，宽度0.72m，端板、划水板钢板厚度为5mm，轮辐采用50mm×50mm×4mm的方管，联接板钢板厚度为16mm。材料均为Q235，质量约164kg。明轮功率10kW，转速50r/min。〖HJ〗
1—联接板；2—轮辐；3—划水板；4—端板；5—连接螺孔（8个）
图1〓SGJ20型明轮装置结构

2〓现有明轮结构应力计算
1)明轮扭矩、推力的计算。

T=9 550×Pn(1)

式中：T为明轮扭矩，N·m；P为明轮功率，kW；n为明轮转速，r/min。
将P=10kW、n=50r/min代入式(1)。

T=9 550×〖SX(〗10〖〗50=1 910(N·m)(2)

明轮在水中运行时，受力为交变载荷，是水下几个划水板共同产生的扭矩，但进行应力强度分析时，要分析最危险的情况，可以将扭矩的产生考虑为是由一个划水板单独作用的结果，如果该强度达到要求，几个划水板共同提供扭矩的情况就安全。那么，明轮划水板上的推力F为：

F=〖SX(〗T〖〗R〖SX)〗=〖SX(〗1 910〖〗0.644〖SX)〗=2 965.8（N）3)

收稿日期：2017-02-20
基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目（SBA2016030127）
作者简介：钟卫华（1969—），男，江苏泰兴人，江苏省水利机械制造有限公司高级工程师，主要从事水环境清理设备的研发、管理工作。



（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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