基于动力学润滑耦合的低速二冲程船用柴油机机座刚度匹配设计

以低速二冲程船用柴油机为研究对象建立多体动力学与弹流润滑理论耦合模型,将主轴承油膜特性、摩擦损失功耗、曲轴弯曲振动特性作为柴油机主轴承安全性与经济性的评价指标,考察机座整体结构刚度改变对主轴承润滑及曲轴振动特性的影响。研究表明：原机飞轮端第7主轴承润滑性能相对较差,整机各主轴承的最小油膜厚度偏差为79.3%。机座刚度对主轴承摩擦润滑及振动性能均有明显的且不同规律的影响。通过调整优化各主轴承座刚度,使危险位置主轴承最小油膜厚度增加7.64%,最大油膜压力降低7.83%,整机主轴承总摩擦功耗和曲轴弯曲振动幅度均有所降低。     

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。     

船用柴油机曲轴主轴承润滑性能数值分析

曲轴主轴承工作性能好坏对柴油机性能产生直接影响作用。本文建立某型船用柴油机曲轴主轴承润滑特性数值分析模型,对不同转速工况下主轴承润滑特性进行分析,获得了一个工作循环内的载荷、油膜压力、油膜厚度及轴心轨迹等润滑性能参数。经分析表明,第5主轴承润滑性能相对最差,这主要是由于柴油机曲轴在载荷作用下发生一定程度的弯曲变形,造成第5主轴承下轴瓦中部处的油膜厚度相对较薄,且存在发生过度磨损的隐患。本文研究工作可为船用柴油机曲轴主轴承的设计与优化提供参考。     

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。     

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℃。     

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。     

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.     

中间轴承流体润滑性能分析

中间轴承是船舶轴系主要支承单元,其运行性能直接影响到船舶动力推进系统性能的优劣。文中以流体润滑理论为基础,建立中间轴承三维流体润滑数值分析模型。采用有限差分法求解Reynolds方程,获得了油膜厚度、摩擦力、摩擦系数及摩擦功耗等润滑性能参数。对比分析了不同转速工况及润滑油温度对中间轴承润滑性能的影响,完成了中间轴承运行性能的评价。     

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。     

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。     

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。     

考虑艉管后轴承油膜支承力的轴系校中计算

为了准确地计算艉管后轴承的油膜支反力,考察艉管后轴承工作时的最小油膜厚度、最大油膜压力等局部参数,将轴系校中计算有限元模型和雷诺方程进行迭代求解。尾管后轴承是长轴承,将其分成多个轴承分段,用轴承分段的中点表征轴颈中心线的挠曲。求解雷诺方程,得到各个轴承分段的油膜支反力,将其作为轴系校中计算有限元模型的边界条件。经过迭代计算,求得尾轴承轴颈中心线的挠曲,油膜力沿轴承长度方向的分布,以及最大油膜压力、最小油膜厚度等参数,并研究了轴系转速对这些参数的影响。在低转速时,轴系边缘负荷明显。     

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。     

船舶主推力轴承径向支撑轴承润滑性能分析

通过理论分析结合Matlab编程,对大型船舶推力轴承的径向支撑轴承主要工况润滑状态进行分析和研究,得到支撑轴承在同一垂向载荷和不同的转速下油膜厚度、油膜压力等主要润滑参数的分布规律.     

球磨机滑履轴承支撑结构滑瓦摩擦功耗的探索

文中通过对球磨机主轴承支撑和滑履轴承支撑轴承的受力分析,计算了球磨机滑履轴承支撑滑瓦摩擦功耗,比较了主轴承支撑和滑履轴承支撑摩擦功耗的大小。     

船用汽轮机油乳化对轴承使用的影响

利用不同含水量的汽轮机油乳状液,在不同的试验条件下,对轴承系统内的承载能力、油膜温度、轴心轨迹、摩擦力矩和功耗进行了实验研究,分析了含水汽轮机油对轴承使用的影响.结果表明,在试验条件下,含水汽轮机油的轴承轴心轨迹随轴承转速的增加,其偏离圆心的程度也越大,随含水量的增加变化不明显;摩擦力和功耗变化不明显;含水汽轮机油对轴承的工作稳定性和可靠性影响也不明显. 研究结果符合流体动力润滑学理论.     

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。