ACM高分子材料水润滑推力轴承性能试验研究

船舶水润滑推力轴承以水代油作为润滑介质,有助于提高轴承机械效率、减少滑油污染。在水润滑推力轴承试验台上,开展ACM高分子材料推力轴承性能试验研究,探讨在不同试验工况下推力瓦端面摩擦系数、温度、水膜压力随轴承载荷、轴转速的变化趋势。研究表明:ACM推力瓦的摩擦系数为0.01～0.18,单位时间磨损量为0.383μm/h;最高温度为42℃,出现在靠近推力瓦外径和出水边的位置;最大水膜压力为1.6 MPa,且水膜压力随轴转速的升高而下降,随轴向载荷的增加而升高。     

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。     

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%。     

船舶推力轴承弹性金属塑料瓦应用试验研究

针对推力轴承小型化设计需求,在船舶轴系主推力轴承中引入金属塑料推力瓦,建立推力轴承实验台对其进行大载荷试验,研究弹性金属塑料瓦在船舶推进轴系领域适用性能和承压能力。试验研究结果表明:应用弹性金属塑料瓦可大幅提高推力轴承设计比压,在比压高达6.6 MPa、瓦面温度高达160℃时,推力轴承仍可正常工作。研究中形成的数据对于船舶推力轴承弹性金属塑料瓦的设计、使用具有工程指导意义。     

船舶动力设备及推力轴承集成隔振系统设计

提出将船舶动力装置及推力轴承安装在公共基座上进行集成隔振,建立集成隔振系统的理论模型,重点分析了螺旋桨静态推力作用下隔振系统的位移特性,并研究船舶倾斜摇摆工况下系统主要设计参数对推力轴承位移特性与系统固有频率的影响。优化设计计算结果表明,船舶静态及准静态工况下,集成隔振系统位移较小,对具有位移补偿功能的推力轴承具有设计参考意义;主要设计参数对系统固有频率影响较小,能够有效隔离推进轴系振动。     

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.     

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。     

船用永磁推力轴承轴向承载特性研究

永磁轴承悬浮时的受力,与磁轴承的结构及永磁体材料参数有关。为了解决永磁轴承在大承载力工况时的应用,本文在已有的简单永磁轴承结构基础上,结合永磁体工作特性,针对一种新的径向磁化永磁推力轴承,使用虚位移法及线性叠加原理,得出了新型永磁推力轴承的数学解析模型。模型表明,在小间隙工况下,轴向承载力随气隙的增大而减小;间隙固定时,轴向承载力随轴向位移增加先增大后减小,存在最大承载力。利用有限元法对轴向磁力进行仿真计算,仿真结果与解析结果基本吻合。     

推力瓦块几何参数对推力轴承润滑性能的影响分析

采用理论分析与计算流体力学(CFD)相结合的方法,利用CFD对简化的二维轴承的受力方向以及楔形间隙的受力大小进行计算,并与理论计算结果进行比较,能够很好吻合.用CFD对船用低速重载推力轴承的润滑状态进行了分析和研究,将数值模拟结果和按照传统工程设计得到的参数进行了比较:数值模拟得到的各个参数较设计值更具体,准确.使用CFD在设计轴承时对轴承的润滑状态进行数值模拟分析,能够提供更加详细的信息和参数,为轴承的优化设计服务.本文通过对影响推力轴承工作性能的推力瓦块的瓦张角、瓦面形面以及支撑形式等主要参数进行分析和研究,对指导推力轴承的设计具有重要的工程意义.     

船舶喷水推进器推力分布研究

应用计算流体力学方法对一典型内置推力轴承混流式喷水推进器的流场进行了数值模拟,计算和分析了叶轮、导叶体、进水流道等主要水力部件的推力分布.计算结果显示:(1)在推进特性线上的设计工况,内置推力轴承上的推力约为喷水推进器净推力(合力)的1.5倍,泵静止部件上的推力约为净推力的-0.5倍,进水流道上的推力很小,可忽略不计;(2)各部件上的推力占净推力的比例在推进特性线上的其它工况基本维持不变;(3)在非推进特性线上的工况,各部件上的推力分布不同于推进特性线上的工况,来流速度与泵转速的比值越高时泵静止部件上向后的推力越大,进水流道上的推力不再是可忽略的小量了.喷水推进器推力分布规律的研究结果可为喷水推进器和船尾结构的强度设计时加载水动力作用项提供参考.