Investigación sobre las características dinámicas de un sistema de transmisión de engranajes marinos compuestos paralelos de dos etapas y doble hélice

Abstract

El sistema reductor es uno de los componentes centrales más críticos dentro de un sistema de propulsión naval. Su comportamiento dinámico es crucial para el rendimiento global de todo el sistema de transmisión de potencia en las aplicaciones navales. En comparación con las estructuras tradicionales de dos etapas en serie, el sistema de engranajes compuesto paralelo de dos etapas (TPCGS, por sus siglas en inglés) ofrece ventajas como una mayor relación de transmisión y un diseño más compacto, lo cual se adapta mejor a las limitaciones espaciales de las instalaciones marinas. En resumen, este trabajo se centra en el estudio de un TPCGS utilizado en buques, proponiendo un método de modelado adecuado para esta estructura de transmisión paralela, así como un método de solución numérica mejorado. Además, se investigan los comportamientos mecánicos dinámicos y estáticos, y se revelan las características no lineales de vibración asociadas con el movimiento cíclico del engrane de sus componentes. Finalmente, se construyen modelos dinámicos del TPCGS bajo condiciones de navegación en dos sistemas de referencia no inerciales, y se estudia su comportamiento dinámico bajo el movimiento fundamental del buque.

The reducer system is one of the critical core components of the marine propulsion system. Its dynamic performance is crucial to the overall performance level of the entire marine power system. Compared to traditional two-stage series structures, the two-stage parallel compound gear system (TPCGS) offers advantages such as a higher transmission ratio and a more compact design, which are better suited to the spatial constraints of marine installations. In summary, this paper focuses on a TPCGS used in ships, proposing a modeling method suitable for this parallel structure and an improved numerical solution method. Furthermore, the study investigates the dynamic and static mechanical behaviors and further reveals the nonlinear vibration characteristics associated with its motion states. Finally, dynamic models of the TPCGS under navigation conditions in two non-inertial reference frames is constructed and the dynamic behavior under fundamental ship motion is studied.