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℃.     

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。     

螺旋桨非定常力对推力轴承油膜刚度影响的理论与试验研究

为了分析螺旋桨非定常力对于推力轴承纵向刚度的实际影响范围,基于Reynolds方程推导了轴承纵向刚度的表达式,采用拟定常化的方法处理螺旋桨的非定常力;基于稳态分析的研究假设,计算了不同转速与螺旋桨载荷下的推力轴承油膜纵向刚度;进一步搭建了推力轴承油膜刚度测量的试验台架,测量了不同激振力作用下的轴承油膜刚度。结果表明,理论计算与试验测量结果吻合良好,螺旋桨非定常力对推力轴承油膜纵向刚度的影响随载荷和转速的增加而增加,一般为15%,最大可达到20%。     

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...     

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。     

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。     

艉轴承设计间隙对轴承油膜刚度系数的影响

船舶轴系运行状态与轴承油膜动力学特性变化密切相关,其中艉轴承设计间隙直接影响船舶轴承油膜力特性参数的大小。以轴系轴承油膜刚度系数为研究目标,根据有限长轴承数学模型,以艉轴承设计间隙为变量,运用理论分析和数值仿真方法分析船舶艉轴承设计间隙对轴系轴承的影响,并得出轴承刚度系数的变化规律和特点。     

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。     

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.     

基于三维有限元模型的轴系校中

船舶推进系统设计中,轴系校中计算通常的做法是将轴系看成一维梁模型,且不考虑船体的作用,计算结果与实际有较大差别.用三维模型对船体、轴承及轴承油膜的刚度进行了有限元分析.在三维曲轴模型中考虑了每个气缸的旋转和摆动质量、主轴承的刚度和推力轴承的刚度等,考虑了轴承间隙等非线性因素,以及船体弯曲变形、轴承温度变化、桨轴向推力偏心及推力轴承反力偏心引起的动态弯矩等因素,计算结果更符合实际.     

可倾瓦推力轴承润滑油膜静动特性 计算的嵌套式二分法与应用

在舰船推进轴系纵向振动特性分析中,可倾瓦推力轴承润滑油膜的动特性是轴系力传递和振动响应分析的重要环节。该文建立了润滑油膜特性分析的理论模型,以有限差分法为基础,提出了嵌套式二分法,数值求解了油膜静动特性,并分别得出了在轴系载荷与转速独立和非独立的情况下,油膜动特性随转速的关系。解释了船舶推进轴系振动实验中,不同转速情况下,相应的频响函数幅值大小的变化规律。     

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。     

弹性支承对船舶轴系的影响分析

船舶推进轴系引起的船体振动问题日益突出,为了减小推进轴系传递给船体的振动,从改变振动传递路径的角度提出一种轴系整体弹性支撑方案。建立有限元模型,改变支撑平台结构刚性和隔振器刚度分别计算轴承基座间相对位移和轴承载荷。所选取的平台方案中,在重力下轴承基座间最大相对位移为1.216 mm。推力作用下当推力大于500 kN时,采用1阶弯曲频率在18.2 Hz及以上的平台方案时,轴承基座间最大相对位移小于0.3 mm,隔振器刚度变化则对轴承载荷影响不大。通过调整平台刚度和隔振器刚度,可以将弹性支撑系统对轴系影响控制在标准范围内,保证轴系安全运行。     

弹性支承对船舶轴系的影响分析

船舶推进轴系引起的船体振动问题日益突出,为了减小推进轴系传递给船体的振动,从改变振动传递路径的角度提出一种轴系整体弹性支撑方案。建立有限元模型,改变支撑平台结构刚性和隔振器刚度分别计算轴承基座间相对位移和轴承载荷。所选取的平台方案中,在重力下轴承基座间最大相对位移为1.216 mm。推力作用下当推力大于500 kN时,采用1阶弯曲频率在18.2 Hz及以上的平台方案时,轴承基座间最大相对位移小于0.3 mm,隔振器刚度变化则对轴承载荷影响不大。通过调整平台刚度和隔振器刚度,可以将弹性支撑系统对轴系影响控制在标准范围内,保证轴系安全运行。     

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。