大型船舶艉管轴承结构参数优化设计

推进轴系在船舶动力装置中起着重要的作用,船舶艉管轴承在船舶非正常运行过程中,往往出现高温报警。基于径向滑动轴承的水动力润滑机理,建立了某大型船舶艉管轴承油膜润滑的数学模型,采用超松弛迭代法计算流体动力润滑二维Reynolds方程,分析了船舶艉管轴承间隙比和沟漕位置对轴承承载力的影响。通过对艉管轴承的优化设计,改变了艉管轴承的沟槽位置及轴承间隙,提高了轴承的承载力,该船在再次试航和实际营运中艉管轴承未再出现高温报警。     

船舶艉轴承间隙测量的作用及方法

船舶轴系是船舶动力装置重要组成部分,其中各个轴承的磨损量大小直接影响着轴系的工作轴线和船舶航行安全。文章通过对艉轴承及艉轴管装置的结构分析与讨论,阐述了艉轴承间隙测量的作用及方法,为艉轴承及艉轴管的维护保养及检修提供一定的参考。     

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。     

轴承油膜动力特性系数对轴系回旋振动影响

由于轴承油膜非线性特性的影响,轴承支承位置及其支承点数目对轴系回旋振动影响较大,运用滑动轴承的流体动力润滑原理计算分析轴承油膜刚度和阻尼动态特性分析,结果表明轴承内油膜刚度和阻尼呈非线性分布,各系数在方向上大小也不同。在此基础上,对某试验平台轴系上各轴承离散成等间距分布的多支撑点,分别计算每个支承点上的油膜动态性能系数,分析比较油膜动态性能系数各向同性和异性时对轴承回旋振动特性的影响,结果表明油膜动态性能耦合系数对轴承回旋振动在低频和共振频率阶段有较大影响。这一结论对轴系回旋振动低频噪声分析提供了一定理论依据,为更进一步研究其噪声辐射提供更为准确的分析方法。     

船舶轴系推力轴承油膜刚度与综合支承刚度测量

在船舶推进轴系中,推力轴承刚度常取决于其油膜刚度、轴承及其基座的结构刚度。通常所指的推力轴承刚度只包含油膜刚度。因此文中把既考虑油膜刚度又考虑轴承及其基座的结构刚度综合而成的刚度定义为推力轴承综合支承刚度,进而详细给出了推力轴承油膜刚度与综合支承刚度的测量方法。借助此方法,对实验室一缩比的推力轴承实验台的油膜刚度与综合支承刚度进行了测量,获得了良好的结果。实验表明,推力轴承油膜刚度随转速上升而下降;综合支承刚度随外激励频率上升而下降,在推力轴承—基座共振频率处降为零;低频激励时,油膜刚度与综合支承刚度大小近似相等,此时对轴系的动力学建模可以只考虑油膜刚度;高频激励时,综合支承刚度远小于油膜刚度,此时对轴系动力学建模必须考虑综合支承刚度,只考虑油膜刚度会带来较大误差。实验结果对船舶推进轴系的设计及动力学分析有指导意义。     

船舶推进轴第轴承油膜刚度的计算研究

分析国外在船舶推进轴系轴承油膜刚度计算方面的缺陷，根据船舶推进轴系的工作特点，提出了一种较为切合实际的航船推进系轴承油膜刚度的计算方法，并进行了实船计算。     

船舶艉管轴承的设计与应用

为了避免船舶试航时，艉管轴承发生高温等非正常情况可能导致船舶轴系再次进船坞的拆检、修复；航行时艉管轴承的失效将导致船舶轴系故障，甚至主机停车等严重威胁船舶航行安全的事故，对艉管轴承合金（成分），艉管轴承结构（止动螺钉等），艉管轴承油楔（压力区）进行了设计研究。通过对船舶艉管轴承的设计研究与应用，可以改进船舶（轴系）的建造质量，改善船舶艉管轴承的工作状态，减少船舶艉管轴承发生故障的概率。研究结果可为船舶研发、设计和工程技术人员提供有益的参考和信息。     

基于可变油膜刚度系数的船舶推进轴系模态仿真与分析

在船舶推进轴系运行过程中,油膜力发生变化会对轴承的刚度产生重要影响.为准确描述船舶推进轴系的运行状态,分析其变化规律,以油膜动力学为基础,结合油膜刚度系数计算方法,推导出四参数可变油膜刚度系数计算方程.以某64 000载重吨散货船为研究对象,建立船舶推进轴系有限元模型,并对其进行模态仿真计算,比较分析船舶推进轴系主要阶次的模态特征频率、振型图和特征量的变化规律.将模态仿真计算结果与实船测试数据相对比,验证模态仿真结果的准确性.     

轴承支承长度及间距对船舶轴系振动特性影响

针对某船舶轴系进行了不同位置、不同支承长度的轴承条件下固有振动特性分析.得到了不同位置不同支承长度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响.计算结果表明,不同位置轴承支承长度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同.在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中支承长度会发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化.     

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.     

非刚性轴承润滑与变形耦合下的轴系校中研究

轴承油膜是影响轴系校中的动态因素之一。在油膜刚度的计算过程中,较多学者采用船级社推荐值,或将轴承考虑为刚性,利用差分法或有限元法对其进行求解。文章对轴承弹性变形与油膜压力进行耦合分析,获得最优小扰动量,得到更符合实际情况的油膜刚度,利用vb.net编写有限元轴系校中软件并对某油船轴系进行校中计算,分析了轴承油膜对轴系校中的影响程度,可为船舶轴系校中计算及检验提供参考。     

中间轴承对船舶轴系回旋振动特性的影响

分析船舶轴系中间轴承作用特点,以某68m多用途船的轴系为研究对象,基于Riccati传递矩阵计算方法,建立轴系各元件的数学模型,针对中间轴承不同布置、不同支承刚度以及取消中间轴承的回旋振动进行计算分析,得出不同情况下系统振动特性。研究结果表明,中间轴承纵向布置影响系统的固有频率;中间轴承支承刚度对系统固有特性影响较小;通过计算来合理安排中间轴承,取消部分中间轴承的设计方法是可行的,可为船舶推进轴系设计提供理论指导。     

船舶艉管后轴承高温分析及防范

针对近年来在建船舶屡次发生艉管后轴承高温,导致主推进系统无法正常工作的情况,以发生后轴承高温问题的船舶为研究对象,从轴系设计、轴系安装校中及后期调试、艉管滑油选用、船舶吃水及浅水效应等方面进行分析,从而找到相应的防范措施。     

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。     

润滑油参数对船舶艉轴承润滑特性影响研究

为降低低速重载滑动轴承的摩擦磨损,解决航行期间出现的船舶艉轴承高温现象,文章建立了艉轴与艉轴承之间的流体润滑数学模型,利用转子轴承系统分析软件DLAP (dynamic lubrication analysis program),求解Reynolds方程和黏温方程。以双侧进油圆瓦轴承为研究对象,得到了进油温度、入口压力对艉轴与艉轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、温升、功耗和流量等之间的影响关系。结果表明,进油温度对轴承润滑特性的影响很小,入口压力对最大油膜压力、最小油膜厚度、流量等的影响较大,可适当控制入口压力的大小,为进一步分析不同工况下船舶艉轴承润滑特性提供依据。     

船舶艉轴承的工作特性分析

根据某近海拖轮的推进系统,将其轴系进行分析和简化,并利用有限元软件ANSYS建立轴系横向振动的有限元模型,并分析船舶艉轴承发生磨损的原因。如果艉轴承支撑位置安装不当以及螺旋桨激励力的影响,会使轴承负荷分配不均,引起超负荷轴承的过度磨损。而艉轴承的过度磨损则会引起其支承长度的变化,不同位置轴承支承长度的变化对轴系固有振动特性的影响也不同。     

轴承刚度对船体辐射噪声的影响

针对船舶推进轴系振动对船体结构产生的辐射噪声问题,采用有限元及边界元方法分析不同轴承刚度下的轴系-船体耦合结构辐射声压及声功率,结果表明,纵向振动时辐射声功率曲线反映出结构辐射噪声声功率与轴承刚度的明显正相关关系,艉轴后轴承刚度变化对整体辐射噪声影响最大。     

碰撞船舶的船体损伤对推进轴系的影响

为研究意外事故造成的船体损伤对大型船舶推进轴系的影响,设计模拟艉轴-油膜-艉部结构的试验装置,建立其动力学模型,分析船体损伤下推进轴系的运动特性及因不同损伤船体造成支撑刚度改变的轴系动力学特性,研究船体损伤之后因外力传递造成的推进轴系运动特性变化。结果表明:在船体损伤的工况下,艉部结构的运动状态会随着支撑刚度的改变而改变,同时轴系从概周期运动进入混沌运动的临界转速也会发生变化;但当支撑刚度达到一定值之后,艉轴从概周期运动进入混沌运动的临界转速趋于稳定;由于船体损伤状态的支撑刚度变化,船体碰撞力的传递也会对船舶轴系的运动状态产生影响,可能因船体损伤加剧而造成二次损伤。     

船舶推进轴系轴径倾斜对轴承负荷的影响

船舶推进轴系由于受轴承布置及运行时各种动态因素的影响,轴线会有一定程度的弯曲变形.轴承中轴径的倾斜会导致轴承油膜厚度的变化,从而使轴承压力分布产生变化,当局部压力超过轴承允许比压时,易产生轴承局部区域磨损,因此有必要分析轴径倾斜对径向滑动轴承润滑性能的影响.对实船推进轴系进行分析,利用有限差分法求解Reynolds方程,用FORTRAN及MATLAB编程分别对艉管前轴承、艉管后轴承及中间轴承进行计算分析.结果表明:当轴径倾斜时,油膜局部压力超过允许比压,随着倾斜角度变大,局部最大压力突变,最小油膜厚度减小,其位置也向尾端倾斜,从而使油膜压力和厚度分布等发生了较大的边缘效应.     

某船赛龙轴承异常磨损原因分析及修理方案

结合修理前轴承间隙测量、轴承负荷测试,通过模拟计算得到修理前轴系校中状态,根据模拟轴系校中计算得到轴承处转角及轴承负荷影响系数,分析赛龙轴承异常磨损原因。根据分析结果对艉轴架轴承延长500 mm,同时对艉轴管后轴承做1 mm偏心处理。轴承更换后进行负荷测试,并再次模拟轴系校中状态,验证修理方案的正确性。