基于有限元的球面型尾轴承性能研究（英文）

球面型尾轴承是将关节轴承与普通水润滑尾轴承综合而成的一种复合轴承,通过关节轴承自动调心作用可减小由螺旋桨引起的"边缘效应",增大尾轴与尾轴承的接触面积,降低最大接触压力,改善润滑性能。文章应用ANSYS中有限元方法,对球面型尾轴承进行了建模仿真分析和对比,结果表明:球面尾轴承可以增加尾轴与尾轴承的接触面积,使得接触压力分布更加均匀。与普通尾轴承相比,最大接触压力降低22%,刚度也得到减小。文中的有限元仿真可为球面型轴承在船舶轴系上的应用提供理论依据。     

螺旋桨橡胶轴承压力分布分析与结构优化

由于船舶螺旋桨轴承承受的载荷呈边缘效应,尾轴与轴瓦接触压力分布不均匀。应用有限元方法建立桨-轴-轴承接触模型,分析在轴系载荷作用下橡胶轴承压力分布与变形特点。并将计算结果与实测结果进行比较,验证计算方法与模型的正确性。在此基础上提出了橡胶轴承结构优化方法,计算分析表明优化后轴承压力分布得到了明显改善,可有效降低轴承的局部严重磨损、提高轴承工作寿命。     

船舶尾轴承倾斜计算分析研究

为改善船舶尾轴承受力状况,应用有限元方法建立船舶尾轴承与尾轴接触模型,对其进行计算分析,研究降低轴承峰值压力的措施。计算结果表明,改善压力分布可采用倾斜尾轴承方式,轴承倾角大小应以尾轴弹性变形曲线为依据。倾角太小起不到增加尾轴承接触面积和降低峰值压力的目的;倾角过大可能导致尾轴承前端与尾轴接触,轴承尾端出现腾空现象。     

船舶艉轴承接触压力分布及其影响因素研究

为提高艉轴承承载能力,建立船舶艉轴承与艉轴接触模型,应用有限元方法探讨艉轴承接触压力分布及其影响因素。计算结果表明,过大的艉轴转角会导致艉轴承接触面积减小,接触压力分布不均,峰值压力增大。艉轴承弹性模量、径向间隙、厚度对接触压力分布有明显的影响。如果材料模量与轴承间隙越小,轴承厚度越厚,则压力分布越均匀。     

水润滑球面艉轴承振动试验研究

组合关节轴承与普通水润滑艉轴承,制成一种可调心水润滑球面艉轴承,代替普通艉轴承,以增加艉轴承的接触面积,减小由于螺旋桨重力悬臂作用或轴系校中不良等原因所产生的边缘效应,降低艉轴承振动水平。球面艉轴承与普通艉轴承的减振效果评价在轴系试验台上进行,两艉轴承的振动特性对比结果表明,球面艉轴承的减振效果较好。     

基于Hertz弹性接触的船舶推进轴系非线性校中计算

针对大型商船推进轴系中尾管后轴承,且尾轴在螺旋桨重量作用下存在弯曲变形,导致尾管后轴承后端存在边缘载荷的特点,研究了轴系校中计算中尾管后轴承Hertz接触模型的非线性建模方法。以第二代四十万吨矿砂船轴系为对象,采用平面梁单元,建立轴系校中有限元模型;同时将尾管后轴承分成多个轴承分段,使用Hertz接触模型模拟各个轴承段与轴的接触形态,并用迭代法求解了具有非线性边界条件的梁单元有限元模型。对根据尾管后轴承单支点模型的计算结果确定的几组尾管后轴承SLOPE值进行了计算对比。研究发现,基于Hertz弹性接触的尾管后轴承多点支承的非线性模型,可以得到尾管后轴承的最大接触压力、各个轴承段的支反力等分布情况,可以更好地优化尾管后轴承的SLOPE设置,要优于传统的单支点固定约束模型。     

船用剖分式橡胶艉轴承接触性能分析

应用Adina软件建立船用剖分式橡胶艉轴承的有限元接触模型,分析在螺旋桨重力作用下,橡胶轴承与螺旋桨接触时的压力、有效应力和位移的分布状况,以及水槽数目对橡胶轴承接触性能的影响。分析表明:由于水槽的存在,导致轴承接触压力和有效应力分布不连续。单个板条接触压力分布呈上凸抛物线,有效应力分布呈下凹抛物线;从轴承尾端到前端,轴承下瓦中间板条的接触压力、有效应力和接触位移,呈先增大后减少的趋势;随着水槽数目的增大,中间板条的接触压力减小,有效应力增加,但接触位移变化则不明显。     

水润滑橡胶轴承结构形式对接触状况影响研究

应用有限元软件ANSYS分别对3种板条结构形式的水润滑橡胶轴承进行静态接触仿真分析,研究板条接触变形后形成的楔角、水囊以及接触压力对润滑性能的影响规律。结果表明:在相同载荷下,凸面型轴承垂向位移最大,平面型次之,凹面型最小;平面型橡胶轴承比凹面型橡胶轴承具有更好的润滑性能,更适合实际应用。     

水润滑特性和弹性接触应力对尾轴承使用寿命的影响

船舶尾轴承润滑状态和尾部弹性接触应力是影响水润滑尾轴承使用寿命的重要因素。本文应用紊流润滑理论研究了水润滑尾轴承的润滑状况以及应用弹性理论研究分析了国产材料MCS-2-1和铁梨木的弹性接触应力。理论分析和试验结果表明:水润滑尾轴承属于部分接触的半液体润滑状态,局部最大接触压力是设计比压的几十倍乃至百倍。为了延长尾轴承使用寿命,必须选用强度高、弹性模数低且具有一定自润滑性能的材料;在结构上可增大实际接触面积;改善水的润滑性质。采取这些措施都将收到一定的效果。     

特殊用途重载轴承滚子型线参数的优选设计

针对一种特殊用途重载轴承在使用时存在边缘效应、局部应力较大和使用寿命较低的问题,建立轴承的详细接触分析有限元模型并进行验证。采用工程对数凸型对滚子型线参数进行优选设计,用Python程序实现滚子节点网格参数自动更新,实现多方案的自动分析。对不同型面修型参数和滚子圆角半径进行多方案计算,得到了优选方案,避免边缘效应,并使轴承滚子和内圈应力下降了15%以上,效果显著。     

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。     

特殊用途重载轴承滚子型线参数的优选设计

一种特殊用途轴承，在使用时存在边缘效应，局部应力较大，使用寿命较低。为此，建立了轴承的详细接触分析有限元模型并进行了验证。采用工程对数凸型对滚子型线参数进行优选设计，用python程序实现滚子节点网格参数自动更新，实现多方案的自动分析。对不同型面修型参数和滚子圆角半径进行了多方案计算，得到了优选方案，避免了边缘效应，并使轴承滚子和内圈应力下降15%以上，效果显著。     

船舶推进轴系纵、横、扭耦合振动传递矩阵法的研究

本文发展了传递矩阵法的理论,导出了计入回旋效应尾轴轴段的耦合振动数学模型;螺旋桨由附水质量、阻尼引起的耦合振动传递矩阵;建立了船舶轴系(从发动机到螺旋桨)的耦合振动数学模型。对大连造船厂27000t散装货船推进轴系进行了耦合振动数值计算,计算结果与实船测试相吻合。本文还进行了轴承刚度值对轴系耦合振动特性的影响的研究。     

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。     

水润滑橡胶艉轴承橡胶轴瓦硬度分区取值后的接触性能研究

出于制造工艺的考虑,传统水润滑橡胶艉轴承轴瓦各处硬度相同.然而,在螺旋桨悬臂作用的影响下,传统设计中轴瓦各处压力分布非常不均匀,如轴瓦艉部压力远大于其他各处压力,从而影响到艉轴承的各项性能.由此,对传统水润滑橡胶艉轴承橡胶硬度取值进行改进,将其橡胶轴瓦沿轴向分为多个橡胶硬度不同的区域.通过试算和分析,合理设置各区域的长度和橡胶硬度.随后,利用有限元软件建立轴系一艉轴承系统有限元模型,其中使用Mooney一Rivlin本构方程模拟橡胶材料,并利用接触单元建立轴与艉轴承之间的接触关系.计算对比了改进前后某水润滑橡胶艉轴承底部轴瓦与轴接触的压力分布等力学指标.相对于传统橡胶艉轴承而言,改进方案的最大接触压应力减小了25.6%,接触区域沿周向增加了5.8°.结果表明,该艉轴承橡胶轴瓦硬度改进方案能够有效改善艉轴承的接触性能.     

内河船尾轴承，你装对了吗？

<正>作为船舶轴系的重要组成部分，尾轴承被用于支撑尾轴，特别是对于带有尾柱的船型，尾轴即为螺旋桨轴，尾轴承还被用于支撑螺旋桨。在螺旋桨集中载荷的作用下，尾轴会发生挠曲变形，给尾轴承施加很大的边缘负荷，另外，螺旋桨在转动过程中的不平衡力、激振力、轴系装配及船体变形产生的附加力等不确定性载荷也极大地恶化了尾轴承的工作条件。因此，     

尾轴架系统强度计算及建模方法

船舶尾轴架系统在设计完成后,需对其结构强度进行计算,使得在船舶航行中不发生破坏。强度计算时为达到更高的精度要求,通常可采用有限元计算方法,在误差较小的情况下,简化计算模型有助于提高计算效率。基于对尾轴与轴毂间连接方式的简化以及模拟尾轴采用单元的不同分别建立了4种模型,在对比不同设计载荷的基础上,选取了载荷及工况进行加载计算。结果表明,有限元计算中,尾轴采用梁单元模拟时,计算出的前尾轴架应力高于采用实体单元模拟,同时在建立模型时需考虑尾轴承刚度的影响以及尾轴与轴毂间的相对滑动。     

艉轴承载荷分布影响因素研究

为解决某船艉轴架赛龙轴承异常磨损问题,文章应用有限元方法建立艉轴、艉轴承及轴承衬套接触模型,研究轴承斜度与长度对轴承载荷分布的影响。结果表明,在一定条件下,轴承斜度对轴承载荷分布的影响十分明显,且轴承加长可进一步有效增加实际接触面积,降低局部峰值压力,改善轴承及轴承衬套的磨损状况。     

树脂基阻尼材料垫片的减振性能研究

为了验证在船舶轴系设备上应用阻尼材料垫片降低、隔离轴系振动向船体传递的效果,通过试验测量和仿真计算的方法对一组含有树脂基阻尼材料垫片的尾支撑轴承的振动特性进行了分析,结果表明,在中高频段范围内,该种结构具有较好的减振效果.     

5618集装箱尾轴承压装技术分析

2002年8月,大型集装箱船舶5618箱在尾部成型之后,对尾轴管进行了机加工检验,后进行了尾轴承的压装工作.在压装前轴承时,出现一个现象:即尾轴承前套未完全压装进去,尚留有1 mm的余量在尾轴管凸台外,而且压装力超出了理论计算范围,为此,产生了一系列对后序生产进度的影响并采取了相应的整改措施.