径向可倾瓦轴承动特性特征参数影响研究

旋转设备的振动激励通过轴系传到结构上,轴承既是引起轴系振动的主要激振力之一,又是轴系到结构的关键传递途径,轴承的支承刚度、阻尼特性等与轴承本身的结构尺寸密切相关。本文根据旋转设备轴系的结构特点,研究分析径向可倾瓦滑动轴承在特征结构参数变化下的主要动态性能。研究发现,轴承的特征参数将影响到轴承工作时的油膜刚度、阻尼系数,在诸多轴承特征参数中,轴承间隙对径向可倾瓦轴承动态性能的影响最为显著,轴承间隙增大将使轴承的刚度阻尼系数同时减小。轴承特征参数对轴承动特性的影响规律研究为旋转机械的轴承转子系统设计提供了理论基础。     

水润滑橡胶轴承支承转子系统动力学特性研究

文章研究了水润滑橡胶轴承的动态特性及其在橡胶轴承支承下转子系统的动力学行为。首先,考虑了动压润滑和橡胶体的弹性变形等因素后,建立了水润滑橡胶轴承的水弹性动力润滑数学模型,根据载荷增量法与差分法,分析了轴承的刚度和阻尼。然后,选择集总参数法离散化转子系统,根据分析力学方法推导了水润滑橡胶轴承耦合转子系统的运动微分方程。最后,通过广义逆迭代法,研究了水润滑橡胶轴承支承的转子系统的动力学特性和稳定性,得到了转子-轴承系统的坎贝尔曲线,临界转速与振型以及失稳转速等。结果表明偏心率、间隙比、转速及长径比对轴承的动态特性的影响比较显著;轴承的水弹性润滑特性对系统的临界转速影响较大,橡胶轴承的弹性对系统的稳定性影响次之。     

基于CFD的单支点可倾瓦推力轴承静动特性分析

以单支点可倾瓦推力轴承为研究对象,基于流体动压润滑原理,建立推力轴承油膜的几何模型,采用计算流体力学的方法分析轴系非倾斜和轴系倾斜2种状态下推力轴承油膜的静动特性。通过Fluent仿真计算得到油膜表面的压强分布以及油膜提供给推力环的承载力,将计算结果处理后得到了转速-刚度表和转速-阻尼表。结果表明：轴系倾斜对油膜所产生的承载力的影响较小,但会导致不同瓦块所受的载荷大小不一,造成不同瓦块之间的性能差异;推力轴转速的变化对油膜刚度系数的影响较大,对油膜阻尼系数的影响较小;在转速不变的情况下,轴系倾斜时油膜所产生的刚度系数和阻尼系数大于非倾斜时的刚度系数和阻尼系数。     

舰船蒸燃动力可倾瓦径向轴承的设计

作者通过试验证明:用于舰船汽轮机和燃气轮机动力涡轮的可倾五瓦径向轴承的承载能力、摩擦功耗、轴承温升、抗振性能大大优于圆轴承。讨论了轴承的设计参数对轴承性能的影响。提出舰船汽轮机和动力涡轮可倾瓦径向轴承的相对间隙应取0.0020～0.0025为宜,长径比取0.5左右,选用载荷作用于支点上的布置,采用中心支点的可倾瓦径向轴承(正反转工作)或偏支点可倾瓦径向轴承(单向转动)。     

非均布变包角可倾瓦轴承性能分析

为满足重载、低速等超常运行工况对可倾瓦轴承的需求,提出了非均布变包角可倾瓦轴承结构。建立了非均布变包角径向可倾瓦轴承的流体动力润滑模型,包括轴承油膜厚度方程、Reynolds方程、能量方程、粘温方程以及瓦块热传导方程和瓦块力矩平衡方程。采用数值方法,求解获得了非均布变包角径向可倾瓦轴承的静态特性,分析了瓦块支点位置分布和瓦块包角大小对轴承润滑性能影响。研究结果表明轴承在较小的支点夹角下承载能力较高;小包角的可倾瓦轴承的最小油膜厚度较小,但其最大油膜压力会有所降低。     

非均布变包角可倾瓦轴承性能分析

为满足重载、低速等超常运行工况对可倾瓦轴承的需求,提出了非均布变包角可倾瓦轴承结构。建立了非均布变包角径向可倾瓦轴承的流体动力润滑模型,包括轴承油膜厚度方程、Reynolds方程、能量方程、粘温方程以及瓦块热传导方程和瓦块力矩平衡方程。采用数值方法,求解获得了非均布变包角径向可倾瓦轴承的静态特性,分析了瓦块支点位置分布和瓦块包角大小对轴承润滑性能影响。研究结果表明轴承在较小的支点夹角下承载能力较高;小包角的可倾瓦轴承的最小油膜厚度较小,但其最大油膜压力会有所降低。     

不同布置方向对可倾瓦轴承性能的影响

研究了3种不同布置方向对可倾瓦轴承油膜温度、承载力、功耗及动态系数等性能的影响。计算联立求解雷诺方程、能量方程及温粘方程,应用数值解法求出轴承压力和温度分布,进而求出轴承静态性能、轴承刚度和阻尼。理论计算结果表明:载荷在瓦块上时,承载能力最大,功耗最小,但需要的供油量最大;对主刚度Kxx影响较大;载荷作用在瓦块前部时,交叉刚度也不再为0。在轴承试验台上,对可倾瓦轴承不同布置方向对油膜温度的影响进行试验验证,理论和试验趋势一致,油膜最高温度差最大达到8.8℃。     

不同布置方向对可倾瓦轴承性能的影响

研究了3种不同布置方向对可倾瓦轴承油膜温度、承载力、功耗及动态系数等性能的影响.计算联立求解雷诺方程、能量方程及温粘方程,应用数值解法求出轴承压力和温度分布,进而求出轴承静态性能、轴承刚度和阻尼.理论计算结果表明:载荷在瓦块上时,承载能力最大,功耗最小,但需要的供油量最大;对主刚度Kxx影响较大;载荷作用在瓦块前部时,交叉刚度也不再为0.在轴承试验台上,对可倾瓦轴承不同布置方向对油膜温度的影响进行试验验证,理论和试验趋势一致,油膜最高温度差最大达到8.8℃.     

某型汽轮机滑动轴承特性分析

为提高某型汽轮机运行的稳定性,降低机组的振动和噪声,在对机组进行改型的过程中,拟更换汽轮机转子支撑轴承。以滑动轴承为研究对象,基于雷诺方程,利用Dyrobes软件对圆柱瓦轴承、压力坝轴承、四油楔轴承和可倾瓦轴承的特性进行计算。从轴承油膜压力分布、油温、功耗、耗油量、稳定性和对外传递载荷等方面对4种轴承进行分析对比,结果表明,该汽轮发电机组汽轮机转子采用压力坝轴承可改善机组的运行状态,提高转子运行的稳定性,降低轴承的外传力,达到降低机组振动和噪声的目的。     

可倾瓦推力轴承润滑油膜静动特性 计算的嵌套式二分法与应用

在舰船推进轴系纵向振动特性分析中,可倾瓦推力轴承润滑油膜的动特性是轴系力传递和振动响应分析的重要环节。该文建立了润滑油膜特性分析的理论模型,以有限差分法为基础,提出了嵌套式二分法,数值求解了油膜静动特性,并分别得出了在轴系载荷与转速独立和非独立的情况下,油膜动特性随转速的关系。解释了船舶推进轴系振动实验中,不同转速情况下,相应的频响函数幅值大小的变化规律。     

半潜式生活支持平台碰撞敏感性研究

为解决钻井平台服务的半潜式生活支持平台在动力定位或系泊系统失效时会与钻井平台发生碰撞问题,通过不同碰撞速度与不同碰撞位置下的对比分析,研究了两者对于生活支持平台碰撞特性的影响。利用SpaceClaim-HyperMesh软件联合建立了生活支持平台与钻井平台计算模型,从实际靠泊作业出发,确立了对比分析的碰撞速度与碰撞位置。从碰撞力变化、结构损伤、能量转化方面进行了对比分析,得出以下结论:碰撞速度影响碰撞力峰值与结构损伤范围,碰撞力变化在不同碰撞速度下大致相同;随着碰撞速度增大,平台吸收动能占比增大,变形能占比下降;30°斜向撞击时,碰撞剧烈程度明显低于对中正撞,碰撞力峰值小很多,更多的初始动能转化成了2座平台的动能,大幅减少了变形能的吸收,缩短了碰撞持续时间。     

转子-滑动轴承-弹性基础耦合系统瞬态响应分析

本文建立了一种转子—滑动轴承—弹性基础耦合系统瞬态响应的分析模型,以可倾瓦径向滑动轴承支持系统为例,考虑了轴颈涡动对轴承动特性的影响,将转子振动和轴承动态油膜分布耦合求解,并计入温度、流态变化对轴承动特性的影响,分析了外载荷、节点位置及弹性基础的刚度阻尼对系统瞬态响应的影响规律。     

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。     

自升式平台湿拖过程中的二阶波浪力增阻分析

波浪引起的二阶平均波浪力附加阻力是自升式平台湿拖过程中总阻力的重要组成部分。基于三维势流理论分析了影响自升式平台湿拖过程中附加阻力的相关参数,包括Jonswap谱γ值、航速以及波浪要素等,进行了敏感性分析。研究结果表明:计算二阶波浪力增阻所选取的Jonswap谱γ值取3.5更为合理;二阶力增阻对波浪周期的变化较为敏感,实际拖航阻力估算只需考虑静水拖航阻力和实际海况的双重作用,可略去航速的影响;并验证了二阶波浪力增阻值与有义波高的平方成正比,提供了一种可靠的二阶力增阻估算方法。     

船舶可倾瓦推力轴承润滑油膜的轴向动特性计算方法

推力环和推力瓦之间的楔形润滑油膜是实现螺旋桨推力传递的重要环节,其轴向动特性直接关乎船舶轴系转子的纵向振动特性。文章分别论述了船舶可倾瓦推力轴承楔形润滑油膜轴向动特性的一维流近似解析方法和二维流数值方法,在已求得油膜静特性基础上,分别结合偏导数法和小摄动法获解了油膜动特性,推导了两种方法计算油膜动特性的求解式,并给出了详细计算过程。以某船舶可倾瓦推力轴承为算例,对两种方法的计算结果作了比较分析,得到了最小油膜厚度、油膜承载力和油膜轴向刚度三者间的一般变化规律,讨论了油膜动特性随轴转速的变化关系。计算结果为基于转子动态模型研究轴系纵向振动的传递机理提供了油膜动特性数据。     

尾后轴承刚度对潜艇结构声辐射特性的影响

研究潜艇结构振动、声辐射特性随尾后轴承刚度改变的变化规律,对潜艇减振降噪具有十分重要的意义。从振源振动传递路径的声学设计的角度出发,以改变靠近螺旋桨的尾后轴承的刚度为具体措施,采用结构有限元法、结构有限元耦合流体边界元方法,以辐射声功率、湿表面均方法向速度作为衡量结构噪声辐射能力的主要衡量指标,系统地研究潜艇结构振动、辐射噪声谱峰频率和峰值的变化规律。从计算结果可以看出:在低频段,随着尾后轴承刚度的增大,谱峰频率明显向高频移动,第一峰值呈先减小后增大趋势,第二峰值呈明显增大趋势;尾后轴承刚度越小,除第一个谱峰频率附近的窄频带外,在整个计算频段范围内,振动和辐射噪声明显减小。因此,改变尾后轴承刚度,可以使谱峰频率向高频或低频移动,这样就能够使设备激振力的谱峰频率与结构振动及辐射噪声的谱峰频率错开,实现对辐射噪声的控制;降低尾后轴承刚度,在一定频段范围内,能够明显降低潜艇振动和辐射噪声。     

基于格子Boltzmann方法的船舶风力助推转子绕流特性

风力转子推进装置节能环保,降低推力成本,有利于船舶行业的绿色发展。基于多松弛格子Boltzmann方法,对并列风力助推转子绕流进行数值模拟。首先模拟单圆柱绕流的流动特性,以验证程序的可靠性,重点探究双圆柱的间距比和转速比对圆柱绕流特性的影响。获取圆柱的升阻力系数以及尾流流型,验证临界转速比的存在。结果显示:旋转可以有效地抑制涡的生成和脱落,当转速比达到临界转速比时,漩涡彻底消失,流场变得稳定;时均升力系数的绝对值和时均阻力系数随转速比的增大分别增大和减小。     

某船Z型全回转舵桨高速轴系振动分析

针对Z型全回转舵桨高速轴系振动大和轴承高温的问题,分析高速轴系临界转速,轴承基座刚度对轴系临界转速的影响,轴承最大轴向和径向载荷分析,确认问题的主要原因是高速轴系临界转速接近工作转速、轴承基座刚度不足,以及轴承最小径向载荷不满足要求,对高速轴系进行改进设计,试验与应用表明,改进后的高速轴系解决了振动和轴承高温问题,系统稳定可靠。