改性尼龙水润滑轴承摩擦学性能试验研究

针对舰艇推进系统用水润滑轴承低噪声设计需求,研制改性尼龙（PA）的轴承材料及轴承样机,利用多功能摩擦磨损试验机对改性PA材料样品进行摩擦学性能试验,并与丁腈橡胶和赛龙SXL材料的摩擦学性能进行对比;在水润滑轴承试验台上开展PA轴承样机转速特性试验和载荷特性试验,获取不同比压和转速下摩擦因数和振动特性数据。研究结果表明：与丁腈橡胶和赛龙SXL材料相比,改性PA材料具有摩擦因数小、磨损率低的优点;低转速下,水润滑轴承摩擦因数随转速增大而减小,随比压增大而增大,转速增加至100 r/min后,摩擦因数变化趋势逐渐减缓;在工作转速范围内改性PA材料水润滑轴承无异常摩擦振动和噪声。研究结果为舰艇低噪声水润滑艉轴承设计提供参考。     

橡胶层厚度对水润滑轴承润滑性能的影响分析

在考虑橡胶轴瓦弹性变形基础上,建立水润滑轴承的弹流润滑模型并进行数值计算,从理论上分析水润滑橡胶层厚度对轴承弹流润滑性能的影响。结果表明:一定范围内,相同材料不同厚度的橡胶轴瓦对水润滑轴承水膜压力和厚度有着较大影响。随着橡胶层厚度的增加,水膜压力减小,水膜厚度增加,弹流润滑效果越好;相应地,水润滑轴承所承受的摩擦力会减少,摩擦因数会出现降低的趋势。     

橡胶层厚度对水润滑轴承润滑性能的影响

在考虑橡胶轴瓦弹性变形基础上,建立水润滑轴承的弹流润滑模型并进行数值计算,从理论上分析水润滑橡胶层厚度对轴承弹流润滑性能的影响。结果表明:一定范围内,相同材料不同厚度的橡胶轴瓦对水润滑轴承水膜压力和厚度有着较大影响。随着橡胶层厚度的增加,水膜压力减小,水膜厚度增加,弹流润滑效果越好;相应地,水润滑轴承所承受的摩擦力会减少,摩擦因数会出现降低的趋势。     

UHMWPE基水润滑尾轴承润滑特性仿真及试验研究

针对UHMWPE基高分子复合材料水润滑轴承的润滑特性开展研究。采用双向流固耦合算法研究弹性模量和泊松比等材料参数以及转速、负载等工况参数对水润滑轴承偏心率、最大水膜压力、轴承最大变形量、最小水膜厚度、摩擦因数等润滑特性的影响。基于改性UHMWPE高分子复合材料轴承的试验,验证了仿真方法的正确性。研究表明:计入弹性变形的流固耦合算法在研究高分子复合材料轴承性能方面具有更高的精度;随轴瓦材料弹性模量和泊松比的增大,轴承承载力逐渐增大、弹性变形量逐渐减小;随负载增大,轴承最大水膜压力和最大变形量基本呈线性增长;随转速增大,轴承最大水膜压力和轴承最大变形量显著减小;对于高分子复合材料轴承,低速、重载工况下不计入弹性变形的算法误差更大。     

基于ANSYS多物理场的水润滑轴承的数值分析

借助ANSYS多物理场求解器的流固耦合功能对六沟槽水润滑橡胶合金轴承进行2D数值模拟,得到了水润滑橡胶合金轴承润滑膜内的压力分布、速度分布及橡胶轴瓦的弹性变形状况,进而分析了水润滑橡胶合金轴承的润滑性能.结果表明:在载荷较大及中高速工况下,橡胶轴瓦的弹性变形会显著影响水膜膜厚分布及水润滑轴承的润滑性能.     

船舶滑动轴承油膜厚度对轴系的影响

针对由滑动轴承油膜厚度不同所引起的轴瓦受力差异和船舶轴系振动问题,以某型散货船作为研究对象,运用有限元法对不同油膜厚度时的轴瓦应力分布进行仿真,并对推进轴系振动进行模态分析,获得轴系振动的固有频率和振型,并对油膜厚度不同引起的轴瓦受力和轴系振动的差异进行对比分析。结果表明：轴承间隙过小,油膜发生变形,不能形成油楔,油膜的散热作用就会降低,导致轴系发热,磨损增加;而间隙过大,润滑油的动力特性就会减弱,导致轴系运行不稳定,振动更加剧烈,不利于形成油楔。因此,随着轴系的磨损,轴承间隙会逐渐增大,当间隙超过一定值时,振动幅值将会过大,从而危害轴系的安全运行。     

船舶滑动轴承油膜厚度对轴系振动的影响

针对由滑动轴承油膜厚度不同所引起的轴瓦受力差异和船舶轴系振动问题,以某型散货船作为研究对象,运用有限元法对不同油膜厚度时的轴瓦应力分布进行仿真,并对推进轴系振动进行模态分析,获得轴系振动的固有频率和振型,并对油膜厚度不同引起的轴瓦受力和轴系振动的差异进行对比分析。结果表明:轴承间隙过小,油膜发生变形,不能形成油楔,油膜的散热作用就会降低,导致轴系发热,磨损增加;而间隙过大,润滑油的动力特性就会减弱,导致轴系运行不稳定,振动更加剧烈,不利于形成油楔。因此,随着轴系的磨损,轴承间隙会逐渐增大,当间隙超过一定值时,振动幅值将会过大,从而危害轴系的安全运行。     

EMP径向滑动轴承热弹变形对润滑特性的影响

ＥＭＰ径向滑动轴承特殊的轴瓦材料特性使得其热弹变形对轴承的润滑特性,如油膜的最小间隙、油膜压力和温度分布影响较大。为此本文建立了完整的热弹变形模型,采用有限差分的方法,通过在不同载荷的情况下,对ＥＭＰ径向滑动轴承在计入和未计入热弹复合变形的两种情形进行对比,从而揭示了热弹变形影响轴承工作性能参数的内在规律。     

横向振动状态下水润滑轴承摩擦动力学特性

低速重载等极端工况下摩擦诱导异常振动会极大地影响舰船推进轴系中水润滑轴承的稳定运转。针对水润滑轴承开展考虑横向振动的摩擦动力学性能研究，建立受横向振动效应影响的水润滑轴承混合润滑和流体动压润滑模型，分析2种状态下轴承的振动特性；通过将轴颈平衡位置下的坐标代入轴承横向振动模型中，得到轴颈的扰动量，研究不同激励幅值对轴承摩擦力的影响规律，探明弹性变形条件下水润滑轴承的摩擦诱导振动机制。结果表明：当轴承出现接触，横向振动对轴承的摩擦力影响较显著，将导致轴承摩擦力呈现非线性变化。研究结果为评估横向振动对摩擦力的影响程度、揭示轴承摩擦振动机制提供支撑。     

纤维绕制轴承的寿命提高措施

纤维绕制的复合轴承常应用在带振动的高负荷和低转速下的控制装置和铰接枢轴联动机构中。这些轴承具有填充聚四氟乙烯轴瓦或网状聚四氟乙烯纤维轴瓦,这些轴承和轴瓦不需油润滑。这些轴承的寿命取决于其负荷、振荡角、循环速率、转轴材料、转轴表面精度和硬度等因素。