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。     

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。     

水射流冲击作用下船体板架动响应分析

水射流冲击是一个极为复杂的流固耦合问题。目前大多数计算模型都是基于一定的假设,例如流体不可压缩,结构为刚性体等。本文基于三维波动方程,考虑流场可压缩性,计及水弹性的影响,采用双渐进法对流场进行求解,采用Abaqus软件模拟板架结构在水柱冲击下的动响应,实现了流体与板架结构的耦合求解,并分别分析了平板和加筋板在水柱冲击作用下的动响应。数值研究表明,冲击区域的中心处受到较大的瞬态冲击,冲击速度改变了射流冲击载荷的大小,使冲击响应随着冲击速度的增加而增大。而板厚的增加改变了板的刚度,对射流冲击具有良好的抵抗作用。     

流体可压缩性对船体垂向振动的影响

阐述振动船体周围流体的可压缩性对由流体结构相互作用而引起的惯性力与阻尼力的影响。在船体振动的常规分析中，假定流体是不可压缩的，完全不考虑可压缩性的影响。可压缩性在水下爆炸的区域、海啸响应和在水中的声传播中是极其重要的因素。在本研究中，三维有限元分析可以用来计算以正弦波固有模态垂向振动的均匀梁周围的压力场。附连水质量和阻尼系数可以表示为频率和节点距离的函数。如果研究可压缩性的情况，可以发现典型的巨型油船和散装货船的主船体桁振动中，附连水质量系数增加达5％。这也说明，当频带处于关注的船体桁的低阶范围内时，出现声波辐射是不可能的。     

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%。     

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。     

某高速船用柴油机主轴承弹性流体动力润滑特性分析

针对某高速船用柴油机的主轴承,在滑动轴承流体动力润滑理论的基础上,通过AVL-Excite软件建立了曲轴和主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型,计算得到了各主轴承在柴油机额定工况下的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗等.计算结果表明:第5号主轴承在一个工作周期内的最小油膜厚度最小,最大油膜压力和摩擦功耗最大,润滑情况最差,需对其进行优化设计.     

船舶轴系动态校中轴承油膜的影响计算

轴系校中状态好坏直接影响船舶推进系统的正常运行,而影响轴系校中的动态因素很多,其中轴承油膜是一项重要的影响因素.通过数值分析方法解径向轴承雷诺方程,得到索莫菲尔德数及轴心偏位角与轴承宽径比B/D及轴心偏心率ε之间的关系.利用ANSYS及MATLAB计算软件,分析了桨浸水状态对轴系各轴承负荷的影响,得到了轴承偏心率ε及偏位角β与轴转速n的关系,轴承处轴颈垂直方向及水平方向偏心随转速变化的规律,以及油膜对各轴承负荷的影响.     

冲击载荷作用下中间轴承流体润滑性能研究

为准确了解冲击载荷作用下中间轴承润滑性能,以流体润滑理论为基础,建立冲击载荷作用下中间轴承流体润滑数值分析模型,考虑表面公差参数影响因素,采用有限差分法求解Reynolds方程,获得冲击载荷作用下的中间轴承油膜厚度、轴心轨迹等参数,对比分析得到冲击载荷作用下中间轴承润滑性能的影响。     

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。     

转子-滑动轴承-弹性基础耦合系统瞬态响应分析

本文建立了一种转子—滑动轴承—弹性基础耦合系统瞬态响应的分析模型,以可倾瓦径向滑动轴承支持系统为例,考虑了轴颈涡动对轴承动特性的影响,将转子振动和轴承动态油膜分布耦合求解,并计入温度、流态变化对轴承动特性的影响,分析了外载荷、节点位置及弹性基础的刚度阻尼对系统瞬态响应的影响规律。     

深海逃逸舱对接面O形圈的密封性能及力学特性

以深海逃逸舱O形密封圈为研究对象,采用ABAQUS软件建立2维轴对称有限元模型,针对O形圈的安装预压缩、单侧海水施压和双侧海水施压3种工况开展密封性能及力学特性研究,并以O形圈截面直径、压缩率和海水环境压力为变量因素分析其对O形圈密封性能和力学特性的影响。结果表明:所选O形圈在特定变量范围内的密封性能良好,不发生失效现象;O形圈安装预紧力随其截面直径、压缩率的增大而显著增大;逃逸舱解脱过程中,O形圈对其产生的作用合力表现为对对接法兰面的顶推力,该顶推力有利于逃逸舱解脱,且其大小随O形圈直径和压缩率的增大而增大。研究结论可为逃逸舱连接及解脱装置的设计提供参考依据。     

矿砂船倾斜舱壁散粒矿砂载荷分布研究

借鉴土力学计算模型,并运用水平单元分析法,对散粒矿砂货物对货舱斜舱壁的压力计算公式和分布规律进行了研究。与经典库仑理论和散货船共同规范计算公式不同,该方法得到的斜舱壁压力在靠近舱底位置呈现出明显非线性特征,该分布趋势与实船测量结果较吻合。通过全船有限元惯性力误差分析,验证了本文建立的矿砂载荷计算方法的合理性,为矿砂船强度校核的载荷计算提供参考依据。     

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。     

某型汽轮机滑动轴承特性分析

为提高某型汽轮机运行的稳定性,降低机组的振动和噪声,在对机组进行改型的过程中,拟更换汽轮机转子支撑轴承。以滑动轴承为研究对象,基于雷诺方程,利用Dyrobes软件对圆柱瓦轴承、压力坝轴承、四油楔轴承和可倾瓦轴承的特性进行计算。从轴承油膜压力分布、油温、功耗、耗油量、稳定性和对外传递载荷等方面对4种轴承进行分析对比,结果表明,该汽轮发电机组汽轮机转子采用压力坝轴承可改善机组的运行状态,提高转子运行的稳定性,降低轴承的外传力,达到降低机组振动和噪声的目的。     

基于SPH法的径向滑动轴承动压润滑研究

为了研究润滑油膜的粒子性对流体动压润滑的影响,该文提出利用SPH方法（光滑粒子动力学方法）分析径向滑动轴承流体动压润滑,模拟结果通过计算流体动力学（CFD）软件FLUENT分析结果和润滑理论提供的解析解进行了比较验证。同CFD 法一样,SPH法的压力分布结果揭示了润滑理论忽略掉的流体惯性效应。三种方法速度场分析结果略有不同。因此,SPH模型由于反映了流体的粒子性,可成为求解滑动轴承中的复杂流体润滑问题的有效工具。     

转速对油膜刚度与螺旋桨轴振动影响研究

通过数值方法研究轴的转速、油膜刚度对螺旋桨轴振动的影响关系,由计算结果得到如下结论:随着螺旋桨轴的转速增加,轴承的油膜动态刚度降低,螺旋桨轴的振动频率降低,且在低速区这种影响关系更为明显。