基于数值计算的水润滑赛龙轴承仿真研究

文章针对水润滑条件下,利用雷诺方程,对稳定状态下赛龙径向轴承的流体动压润滑与等温弹流润滑进行数值模拟,讨论偏心率、载荷和转速对水润滑膜压力和厚度的影响。结果表明:偏心率对润滑水膜的压力与厚度影响明显,随着偏心率的增大,轴承润滑水膜的压力峰值不断增大,润滑水膜厚度的呈现减小趋势。转速对赛龙轴承润滑水膜压力的影响不明显,但是转速对润滑水膜厚度的影响比较明显,随着转速升高,润滑水膜厚度增大;载荷对赛龙轴承润滑水膜压力和厚度影响显著,随着载荷增大,水膜最大压力减小,膜厚也逐渐减小。     

磁水复合式水润滑艉轴承设计及其润滑性能研究

推进轴系是舰船艉部振动最重要的激励源，而传统的推进轴系与船体结构通过支承轴承联接，这两部分之间没有相应的减振措施，因此推进轴系上的激励直接作用于船体结构，形成辐射噪声。本文以舰船艉部减振及提高水润滑轴承使用寿命为目的，利用磁力轴承低摩擦、结构简单等优点，设计一种新型磁水复合式水润滑艉轴承，对其摩擦学性能进行数值分析，并与传统水润滑艉轴承的性能进行对比。结果表明，磁水复合式艉轴承在外载荷、转速及轴承间隙相同的情况下，最小液膜厚度变大，最大液膜压力减小，轴承温升降低，说明磁力支承可以有效改善水润滑轴承润滑状态，提升轴承承载能力，减少轴承摩擦损失，可为未来舰船低摩擦艉轴承设计提供新的技术途径。     

水润滑艉轴承水膜厚度与压力数值计算分析

考虑到进行艉轴承水膜厚度与压力计算时须考虑内衬材料的弹性变形,以提高艉轴承弹性流体动压计算精度,应用有限元法方法求得艉轴承内衬的弹性变形,结合雷诺方程求得计入弹性变形后的艉轴承水膜厚度与压力分布,并与流体动压润滑进行对比。结果表明,水润滑艉轴承弹流润滑计算得到的水膜压力减小,水膜厚度增大;艉轴是否倾斜对弹流动压润滑计算结果有明显影响。在相同工况下,随着艉轴倾斜率的增大,弹流润滑最大水膜压力上升,最小水膜厚度减小。     

ACM高分子材料水润滑推力轴承性能试验研究

船舶水润滑推力轴承以水代油作为润滑介质,有助于提高轴承机械效率、减少滑油污染。在水润滑推力轴承试验台上,开展ACM高分子材料推力轴承性能试验研究,探讨在不同试验工况下推力瓦端面摩擦系数、温度、水膜压力随轴承载荷、轴转速的变化趋势。研究表明:ACM推力瓦的摩擦系数为0.01～0.18,单位时间磨损量为0.383μm/h;最高温度为42℃,出现在靠近推力瓦外径和出水边的位置;最大水膜压力为1.6 MPa,且水膜压力随轴转速的升高而下降,随轴向载荷的增加而升高。     

船用水润滑斜面平台瓦推力轴承润滑性能研究

结合数值分析和有限元的方法,研究船用水润滑斜面平台瓦推力轴承瓦块倾角和斜面平台比对最小水膜厚度、最大水膜压力、瓦块功耗、摩擦因数、瓦块最高温度和最大热弹性变形的影响。研究表明:最小水膜厚度随瓦块倾角的增加而增加,随斜面平台比的增加而减小;最大水膜压力随瓦块倾角的增加而增加,当斜面平台比为0.8时,最大水膜压力最小;瓦块功耗、摩擦因数和最高温度随瓦块倾角的增加而减小,随斜面平台比的增加而增加;瓦块最大热弹性变形随瓦块倾角的增加而呈先减小后增大的趋势,随斜面平台比的增加呈先增大后减小的趋势。     

间隙对水润滑轴承冷却性能影响研究

采用ICEM和Fluent软件,通过计算得到不同水膜间隙的水润滑轴承水膜CFD模型,探讨其对水润滑冷却性能的影响。研究发现,在相同结构的轴承中,轴承间隙越大,轴承最小水膜厚度越小,水膜压力越大,水膜最高温度越大。在进行水润滑轴承结构时,要充分注意到轴承的空隙,避免出现温度升高的情况。     

基于FSI的尾轴倾角对水润滑轴承润滑特性的影响

应用流固耦合方法,在考虑水润滑尾轴承内部结构和内部流场相互作用的情况下,研究尾轴倾角对轴承水润滑特性的影响,探讨轴承、尾轴与水膜间的流固耦合问题。应用ADINA有限元软件,建立尾轴承流固耦合模型,求解尾轴承水膜压力分布,以及轴承的压力分布、径向变形和有效应力,分析尾轴倾角对尾轴承润滑特性的影响规律。结果表明:当计入尾轴倾角时,尾轴承最大水膜压力出现在轴承尾端,倾角越大,最大水膜压力也越大,且随着尾轴倾角的增大,水膜压力以及轴承的压力、径向变形和有效应力也逐渐增大。     

某高速船用柴油机主轴承弹性流体动力润滑特性分析

针对某高速船用柴油机的主轴承,在滑动轴承流体动力润滑理论的基础上,通过AVL-Excite软件建立了曲轴和主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型,计算得到了各主轴承在柴油机额定工况下的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗等.计算结果表明:第5号主轴承在一个工作周期内的最小油膜厚度最小,最大油膜压力和摩擦功耗最大,润滑情况最差,需对其进行优化设计.     

考虑轴颈倾斜和表面粗糙度的水润滑橡胶轴承弹流润滑分析

本文以水润滑橡胶轴承为研究对象,采用表面粗糙度测量仪对其表面粗糙度进行了测量,确定了表面粗糙度的分布函数;考虑轴颈倾斜和表面粗糙度的影响,建立润滑数学模型,并推导了水膜厚度方程;采用有限差分法,研究了不同倾角及表面粗糙度对膜厚和膜压的影响,并与无倾角、表面光滑的轴承进行对比分析,最后分析了不同倾角、粗糙度幅值和波长下的最小膜厚及最大膜压。研究结果表明:考虑倾角及粗糙度时的膜厚沿周向呈连续的波状分布,沿轴向逐渐减小;膜压沿周向有微小的连续波动,沿轴向呈尖角形状且分布极为不均;与无倾角表面光滑的轴承相比,倾角和粗糙度使得最小膜厚更薄,膜厚差值变大,膜压迅速增大,出现轻微的局部压力突变。表面粗糙度幅值和波长对水膜厚度均有较为明显的影响,粗糙度幅值对水膜压力的影响也较大。     

艉轴倾角对水润滑艉轴承冷却性能的影响

应用Fluent有限元软件,建立计入轴线倾斜的水润滑艉轴承水膜CFD模型,研究艉轴倾角、冷却水流速、轴承间隙和艉轴转速对水润滑轴承冷却性能的影响规律,为水润滑轴承结构优化设计提供参考。结果表明,将冷却水流速、轴承间隙和艉轴转速控制在一定范围内可以有效地降低轴承温度;艉轴倾角增大会导致严重的轴承边缘效应、局部水膜变薄、轴承温度急剧升高、工作环境恶化。     

多种参数影响下的船舶艉轴承润滑性能分析

针对安装误差导致的轴颈倾斜角、主轴转速、艉轴工作环境温度等因素对船舶艉轴承润滑性能影响的问题，以某散货船为研究对象，基于Reynolds边界条件，运用有限差分法对Reynolds方程进行求解，通过数值分析软件MATLAB进行编程，获得不同工况下艉轴承的润滑模型。进而对多种参数影响下的油膜压力和油膜厚度差异进行对比分析。结果表明:考虑轴颈倾斜角的情况下，轴颈倾角逐步增大，油膜压力峰值与轴颈倾角呈现正相关关系，最小油膜厚度减小速度先快后慢；主机在不同工况下，油膜压力峰值与主轴转速呈现负相关关系，最小油膜厚度与主轴转速则呈现出一种近似正比的关系；当艉轴工作环境温度变化时，随着温度的升高，最大油膜压力逐渐增大，最小油膜厚度变化趋势则相反，逐渐向减小的方向发展。     

水槽布置方式对水润滑轴承摩擦性能的影响

为研究水槽布置方式对高分子材料水润滑轴承摩擦系数和进出水口温差的影响,以自来水为润滑介质,在尾轴承台架试验机上进行试验,测定全开槽结构与半开槽结构轴承在不同工况下的摩擦系数和进出水口温差,并对试验结果进行双因素有交互作用的方差分析。结果表明:相比全开槽结构轴承,在同一工况下,半开槽结构轴承的摩擦系数和进出水口温差更小;轴承水槽布置方式由全开槽变为半开槽时,转速、负荷及其交互作用对摩擦系数影响的显著程度会增加,对进出水口温差影响的显著程度会降低。     

供水特性对水润滑橡胶轴承衬套的影响

以船用水润滑橡胶轴承为研究对象,采用热-流-固耦合模型,研究水膜对水润滑橡胶轴承橡胶衬套的热传递及受力变形的影响,并通过控制变量法,探究供水特性对其温升和受力变形的影响。结果显示:水膜和橡胶的温度呈现出一种偏移的梯度变化;橡胶的受力变形呈现出带弧状的梯度分布;供水速度对橡胶温升和受力变形的影响显著,供水温度和密度对其受力变形的影响程度也不容忽略。     

船舶艉轴承动态工况润滑特性分析

将平均流量Reynolds方程与G-T接触理论相结合,建立了船舶在动态工况下综合考虑轴系艉轴承的载荷、转速变化及表面粗糙度影响的混合润滑与接触问题的数学模型.通过编写相应的数值求解程序,分析了启动和变工况运行两个动态过程对艉轴承的润滑油膜压力、油膜厚度及表面粗糙峰承载量等润滑参数的影响.该方法能够准确而快捷地对各种船舶艉轴承的润滑性能做出预测和评估,从而对艉轴承的设计与失效分析提供一种有效的途径.     

中间轴承流体润滑性能分析

中间轴承是船舶轴系主要支承单元,其运行性能直接影响到船舶动力推进系统性能的优劣。文中以流体润滑理论为基础,建立中间轴承三维流体润滑数值分析模型。采用有限差分法求解Reynolds方程,获得了油膜厚度、摩擦力、摩擦系数及摩擦功耗等润滑性能参数。对比分析了不同转速工况及润滑油温度对中间轴承润滑性能的影响,完成了中间轴承运行性能的评价。     

考虑轴颈倾斜的径向滑动轴承动态特性研究

由于螺旋桨的悬臂作用,船舶尾轴径向滑动轴承工作时轴颈在轴承孔中往往处于倾斜状态,这样尾轴承特别是后尾轴承会造成严重的磨损,因此有必要分析轴颈倾斜对径向滑动轴承润滑性能的影响,找出压力分布规律,为船舶推进轴系实现合理校中提供一定的理论依据。文中给出了考虑轴颈倾斜的油膜厚度计算公式,通过对Reynolds方程进行求解,结果表明,随着倾斜角的增大,最大油膜压力逐渐向尾部倾斜,油膜压力分布出现尖角状态,油膜合力也逐渐增大。     

冲击载荷作用下中间轴承流体润滑性能研究

为准确了解冲击载荷作用下中间轴承润滑性能,以流体润滑理论为基础,建立冲击载荷作用下中间轴承流体润滑数值分析模型,考虑表面公差参数影响因素,采用有限差分法求解Reynolds方程,获得冲击载荷作用下的中间轴承油膜厚度、轴心轨迹等参数,对比分析得到冲击载荷作用下中间轴承润滑性能的影响。