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。     

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。     

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.     

船用水润滑艉轴承的润滑承载特性

船用水润滑艉轴承由于其节能环保、结构简单和维护便利等优点一直作为船舶推进系统的研究热点。本文主要总结了船用水润滑艉轴承润滑承载特性方面的内容,轴承的润滑承载性能主要通过偏心率、最小水膜厚度、水膜压强和摩擦系数等参数描述。分别说明了工况参数、结构参数、材料参数对轴承承载润滑特性参数的影响,分析了上述三个方面的参数对轴承承载润滑参数的影响规律。其中,工况参数包括负载、速度、温度等,结构参数包括间隙、长径比、轴承直径、导水槽结构等方面,材料参数主要为材料的弹性模量和泊松比等。本文可以对船舶水润滑艉轴承的研究工作提供参考。     

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.     

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。     

油润滑艉轴轴封漏油、漏水的应对措施

大型船舶艉轴承都采用白合金轴承，滑油润滑。艉轴必须设置密封装置，其作用是： ·润滑和冷却艉轴与艉轴承，减轻摩擦； ·阻止海水流人和润滑油漏泄，因为艉轴与艉轴承之间有间隙，且位于水面以下。     

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。     

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。     

对浅水船舶水润滑艉轴密封的探讨

为防止船舶艉轴滑油泄漏造成河道污染，水润滑轴承取代传统的油润滑轴承已是必然趋势。对于水润滑轴承的密封问题，传统常用的密封方式在内河浅水船舶上并非最优的解决方案，为此，研……     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。