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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

水润滑橡胶轴承板条型式及硬度分区对接触性能影响研究

轴承硬度分区设计思想的提出,为改善轴承接触性能提供了新思路。板条式水润滑橡胶应用广泛,针对凹面型、平面型、凸面型三种不同的板条型式,结合硬度分区设计的思想,对板条型式及硬度分区对接触陛能的影响进行了研究。建立了未进行硬度分区和分区后三种板条型式下的轴段与轴承有限元接触模型,对比分析了三种不同板条型式下硬度分区对接触性能的影响效果。结果表明,硬度分区能显著改善轴承的接触性能,凹面型板条型式的静态接触性能较佳。     

水润滑阻尼型尾轴承有限元仿真计算研究

阻尼型尾轴承是在普通水润滑尾轴承的基础上,在后尾轴承衬套外增加一层阻尼材料,通过阻尼层的变形,实现减小由螺旋桨重力悬臂作用引起的"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,改善润滑性能的目的。文章采用ANSYS有限元方法,分别对三种阻尼型轴承和普通尾轴承进行建模仿真计算。计算结果表明,随着阻尼层厚度的增加,轴承与尾轴接触面积扩大。与普通尾轴承相比,最大接触压力降低了26.03%,为解决尾轴承"边缘效应"问题提供了理论支持。     

运转状态下推进轴系冲击动力响应分析

舰船推进轴系有可能在运转时遭受水下非接触爆炸冲击,而以往关于冲击响应的研究只是针对非运转状况。运转状态下轴系的冲击响应必须考虑陀螺效应和轴系本身工作载荷的影响。建立了考虑陀螺效应、剪切力、弯矩、支撑轴承油膜力的推进轴系冲击动力学模型。在时间域和空间域分别采用直接积分法和Galerkin有限元法求解方程,得到了系统冲击响应的时间历程。对一工程实例进行解算,得到的主要结论为:陀螺效应即转速对响应的影响明显;工作载荷增大了系统固有频率,使得冲击响应增大,但总的响应不是工作载荷和不考虑工作载荷时冲击响应的绝对值相加;在所提工程实例中,应力响应的大值集中在轴系的两端,即螺旋桨位置和推力轴承位置,最大响应位移在螺旋桨位置。     

基于热-结构耦合的螺旋桨无键联接可靠性研究

螺旋桨的安装质量直接影响船舶的航行安全。由于航行中环境温度的变化,导致螺旋桨无键联接的可靠性发生改变,但难以运用仪器对其进行有效的监测。利用Pro/E建立桨-轴无键联接的三维模型,运用ANSYS的热-结构耦合方法分析:船舶在温度0℃~35℃的水域航行时,螺旋桨无键联接的接触压力、等效应力的变化量。通过仿真值与理论值的对比分析,结果表明,螺旋桨无键联接的接触压力、等效应力随温度的升高近似成线性的减小;桨-轴的应力在接触边缘区域存在奇异性;温度是影响过盈量选取的一个重要因素,在螺旋桨安装选取过盈量时应将理论值增加一个安全系数。     

基于有限元法不同螺旋槽橡胶艉轴承静态接触分析

针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件 ANSYS 进行静态接触仿真分析,并用经典 Hertz 接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接触状况影响规律。结果表明,不同螺旋槽数在不同载荷条件下对艉轴承的最大接触应力和最大负 Y 向位移影响较大,对艉轴承最大接触渗透值的影响甚小;90°螺旋槽艉轴承在各不同载荷时的最大接触应力和最大正 Y 向位移均相对最小。     

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。     

带轴向槽水润滑轴承润滑性能数值分析与研究

应用Matlab软件对带轴向槽水润滑轴承的润滑性能进行数值计算与分析。结果表明：轴向开槽轴承压力分布不连续,相同几何尺寸的轴承开槽后承载能力比不开槽时的低,槽宽越大,槽数越多,轴承的承载能力越低。     

三峡升船机下闸首工作门止水性能优化

针对三峡升船机下闸首工作门充压止水破损漏气导致封水效果不佳的问题,采用有限元分析软件ABAQUS建立充压止水有限元模型,分析在增加充压止水翼头高度时不同止水橡胶材料对充压止水封头自由外伸量、背腔密闭性、封头水密性、封头偏移量、止水摩阻力的影响。结果表明,充压止水封头的接触应力、正应力和最大偏移量均随着橡胶材料的硬度降低而减小;挡水水头越低,材料硬度的敏感程度越高;接触应力和正压力均随着翼头高度的增加而增大。最后提出通过优化充压止水橡胶材料的方法来改善充压止水封水效果和服役寿命。     

美国舰艇水润滑尾轴承材料研究进展

针对美国舰艇尾轴承材料的发展现状及存在的问题,对美国Duramax公司生产的ROMOR I水润滑橡胶尾轴承的工作特点及摩擦磨损特性进行了研究分析。就目前美国对水润滑橡胶尾轴承振鸣音机理、振动特性以及影响因素等问题的研究,进行了深入剖析。最后介绍了美国海军军标MIL-DTL-17901C(SH)的内容规定。认为低噪声、低摩擦、长寿命等因素将指引整体式、表面光滑的新型橡胶轴承材料研发,且新材料的研制是尾轴承主要发展方向。     

轴承不对中对螺旋桨—尾轴耦合系统静态特性的影响

主要研究橡胶轴承支承下大型转子系统在具有不对中故障时的静态特性。首先采用有限元法并考虑了轴承不对中效应建立了系统的力学模型,根据橡胶轴承受力不均的特征提出了局部比压的概念。分析了某船舶螺旋桨—尾轴耦合系统的静态特性后发现,水平方向上轴承的不对中对轴承支反力的影响较小,而垂直方向上的不对中对支反力的影响较大,螺旋桨轴承的最大局部比压比平均比压大得多。结果同时显示在某些情况下,一定量的轴承不对中有可能改善橡胶轴承的受力和比压,而在另外一些情况下,则使轴承的受力和比压等静态特性趋于恶化。     

提高轴孔连接结构承载能力的设计方法

文章针对轴孔连接结构提出了一种改善轴孔接触特性来提高承载能力的方法。以工程中通用的螺栓连接结构为例,建立接触分析模型,应用Persson接触理论和优化分析方法,通过优化耳片孔接触面的曲面形状和曲面参数实现了降低轴孔接触区最大接触应力及改善其分布梯度的目的。针对优化后的耳片孔接触曲面设计结果,利用有限元素法建立了螺栓耳片连接结构模型,分析验算了接触应力。结果表明,优化分析的解析法和有限元素法的计算结果基本一致。连接结构优化设计后,接触区最大应力降低50%以上,应力分布梯度明显改善,提高了其承载能力。     

基于ANSYS的沉箱吊孔应力接触分析

重力式码头或直立式护岸施工中,沉箱吊运安装是一种常见的施工工艺。通过ANSYS有限元软件建立吊孔及起重销三维模型,设置合理的接触对和边界条件,利用其接触分析功能对某直立式护岸工程的沉箱吊孔应力进行分析。得到了吊运过程中吊孔附近的应力分布规律,并提出了吊孔局部受压净面积的计算方法,可为其它类似工程提供参考。