基于流固耦合的水润滑轴承板条结构优化研究

为研究水润滑轴承板条结构对其润滑性能的影响规律,利用有限元软件ADINA建立2D轴承底部中心板条的流固耦合模型,得到水膜压力分布,板条的综合位移和垂向位移分布,分析凹面型、平面型和凸面型板条以及橡胶厚度对水膜压力分布和板面变形的影响规律.研究表明:平面型和凹面型板条能够促进轴承形成流体动压润滑,凸面型板条减少水膜的承压区,不利于形成流体动压润滑;增加橡胶厚度,会降低水膜压力分布,增大橡胶的变形,从而降低了轴承的承载能力.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于流固耦合的桨轴系统横向振动特性研究

随着大型化、高速化船舶的发展,桨轴系统的工作负荷加重,尺寸增大,尾轴承的润滑状态会改变轴系的支撑特性,而对支撑系统敏感的横向振动也就更容易受到影响.以某实验室长轴系为研究对象,建立尾轴承实体模型,采用多点支撑,建立水润滑轴承的润滑特性模型,计算基于流固耦合的轴系横向振动特性,并与传统单点支撑的轴系横向振动计算进行对比....     

考虑表面粗糙度与轴瓦变形的水润滑轴承动力特性系数计算

本文在传统轴承动力学分析模型的基础上考虑了水润滑轴承轴瓦的刚度、阻尼和轴承质量以及可能存在的接触刚度、阻尼,推导了考虑表面粗糙度和轴瓦变形的扰动压力雷诺方程,对比了混合润滑模型与动力润滑模型、弹流润滑模型的轴承动力特性系数并分析其差异,研究了倾角、粗糙度等参数综合作用下水润滑轴承动力特性系数的变化规律。结果表明,最小膜厚比大于某一阈值时粗糙度增加可提高水膜动力特性系数,轴瓦变形会使动力特性系数减小,同时也会扩大使水膜刚度、阻尼获得增幅的粗糙度范围,但削弱了粗糙度对承载方向刚度、阻尼的增幅效果。此外,在承受载荷一定的条件下,粗糙轴承的动力特性系数在倾角较大时明显小于光滑轴承的对应值。     

基于ADINA的水润滑轴承结构改进研究

应用有限元软件ADINA分别建立了传统水润滑橡胶轴承及其改进结构的CFD和FSI模型,分析比较水流轴向流速、轴的周向转速等参数对轴瓦变形和水膜压力分布的影响规律。计算结果表明：本文提出的轴承改进结构承载力较传统的水润滑轴承提高20%。具有较好的工程应用前景。     

水润滑轴承弹流动压润滑和摩擦特性数值计算分析

利用多重网格方法对水润滑径向轴承的弹性流体动力润滑性能,特别是摩擦性能进行分析,利用MATLAB软件编程求解,得到了水润滑径向轴承在稳态下的压力分布、液膜厚度和摩擦因数大小及变化趋势:在相同载荷下,随着转速的升高,局部最大压力减小,液膜厚度变大,摩擦因数减小,在相同转速下,随着载荷的升高,局部最大压力变大,液膜厚度减小,摩擦因数减小。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

轴系轴承不对中夹角误差对其承载特性的影响

为探究舰船轴系轴承不对中夹角误差对其承载特性的影响,本文建立表征轴系径向滑动轴承不对中夹角误差的计算模型,推导夹角综合误差下的轴承液膜厚度表达式.分别研究舰船轴承不对中倾角及摆角误差对液膜压力分布,承载能力及内部附加力矩的影响.研究结果表明,轴承内孔和轴颈之间的倾角和摆角误差,即使控制在船舶推进轴系校中标准CB/Z 338-2005规定的3.5×10-4rad以下,依然会对其承载性能产生显著影响.并建议采用顺应轴系曲线轴线安装轴承的工艺方法,保证轴承良好的承载性能及轴系校中效果.