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。     

船舶尾轴承倾斜加工对其润滑特性的影响研究

摩擦是船舶尾轴承在工作过程当中不可避免的。最显著的有干摩擦、半干摩擦、边界润滑和完全流体润滑。启动时,一般为干摩擦,通常采用有限元分析法。由于高速重载及较高水膜压力的原因,稳定运转时的弹性变形不容小觑。本文将在流体连续性方程及三维坐标系的基础上,建立轴承开槽、尾轴倾斜和弹流润滑轴承水膜厚度等的数学模型。     

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.     

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。     

轴承润滑特性对船舶推进轴系校中的影响

径向轴承及推力轴承处边界条件的准确建立是船舶推进轴系校中计算的重点与难点。基于流体动压润滑理论,分析不同运行工况下考虑轴颈倾斜的径向轴承润滑特性,将轴承间隙、油膜厚度、支承基座及船体柔性以等效轴段挠度的形式计入轴系校中过程,并与刚性支承、弹性支承模型计算结果进行对比分析;计算因推力轴段转角、支承基座变形而引起的推力轴承附加力矩,并分析其对轴系校中的影响;建立轴承润滑与轴系校中耦合计算方法。结果表明:由径向轴承间隙、轴颈倾斜而引起的支点位置改变、润滑油膜厚度、推力轴承处附加力矩对轴系校中具有重要影响。     

磁水复合式水润滑艉轴承设计及其润滑性能研究

推进轴系是舰船艉部振动最重要的激励源，而传统的推进轴系与船体结构通过支承轴承联接，这两部分之间没有相应的减振措施，因此推进轴系上的激励直接作用于船体结构，形成辐射噪声。本文以舰船艉部减振及提高水润滑轴承使用寿命为目的，利用磁力轴承低摩擦、结构简单等优点，设计一种新型磁水复合式水润滑艉轴承，对其摩擦学性能进行数值分析，并与传统水润滑艉轴承的性能进行对比。结果表明，磁水复合式艉轴承在外载荷、转速及轴承间隙相同的情况下，最小液膜厚度变大，最大液膜压力减小，轴承温升降低，说明磁力支承可以有效改善水润滑轴承润滑状态，提升轴承承载能力，减少轴承摩擦损失，可为未来舰船低摩擦艉轴承设计提供新的技术途径。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

船舶尾管轴承的优化设计及试验研究

根据船舶尾管轴承的实际工况，提出了一种较完善的尾管轴承润滑性能计算数学模型．利用流体动力润滑理论和有限元法对数学模型进行了求解，对船舶尾管轴承的润滑特性参数作了计算。在此基础上，建立了尾管轴承优化设计的数学模型，分别以功耗最小、“最小油膜厚度”最大为优化目标，通过改变长径比、间隙比、偏角比对尾管轴承进行了优化设计．在尾管轴承模拟试验台上对以功耗最小为优化目标的优化结果作了试验验证。     

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。     

基于热弹性流体动压润滑的柴油机曲轴主轴承润滑特性分析

基于平均流量模型和Greenwood/Tripp微凸体接触理论,采用有限元法与多体动力学结合的方法,考虑柴油机曲轴主轴承轴颈和轴瓦表面粗糙度、曲轴和轴承座的变形及热效应等影响因素,建立某四缸四冲程柴油机曲轴实体模型和数学模型,分析了曲轴轴承间隙、供油压力和温度、油槽宽度等参数变化时的主轴承润滑特性,并对主轴承进行了优化.最终结果表明,四缸四冲程柴油机第二道和第四道主轴承润滑情况较差,通过增大油槽宽度、减小滑油压力、增大轴承间隙、增加粗糙度等手段可以保证柴油机主轴承最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,实现良好润滑。     

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.     

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。     

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。