水润滑艉轴承综合性能实验平台研究

为实现对水润滑艉轴承及其传动系统的综合性能测试,开发了一种水润滑艉轴承综合性能实验平台,设计了实验平台测试方案,并对其重要部件进行了结构设计和动力学分析,结果表明其结构不会发生共振。该实验平台能模拟水润滑艉轴承及其传动系统的复杂工况,在线检测水润滑艉轴承工作转速、转矩、温度、摩擦特性、水膜压力分布、轴心轨迹、噪声、水膜的动刚度系数和阻尼系数等各项参数,为建立水润滑艉轴承系统实验与评价体系,掌握水润滑摩擦副的承载、失效机理与演化规律、摩擦学性能与动态服役行为等关键科学问题提供实验条件。     

船舶艉轴密封的典型布置与防止渗漏分析

对船舶油润滑艉轴密封装置渗漏机理进行了分析和探讨,针对几种典型油润滑艉轴密封的布置方案、工作特点和防止渗漏方式等进行介绍和分析。     

考虑弹流润滑效应艉轴承有限元静力分析

在考虑艉轴承弹流润滑效应的情况下,先对海水润滑艉轴承进行弹流润滑数值计算,将得到的水膜压力计算结果结合有限元法,再对艉轴承进行有限元静力分析,使其更加贴近于实际,更具有实际意义。同时分析不同工作载荷、不同轴承半径间隙以及不同轴承内圈厚度对艉轴承力学性能的影响。结果表明:艉轴承各对应位置的节点等效应力应变化趋势近似,但其值却随着载荷和半径间隙的增大而增大,其中载荷越大,艉轴承节点等效应力应变变化幅值越大,变化曲线越陡;不同内圈厚度对内圈内侧的最大Y向节点应力影响较小,却对轴承最大节点等效应力影响较大,其幅值变化较明显。     

水润滑艉轴承磨损可靠性寿命评估模型研究

水润滑艉轴承作为舰船推进系统中的重要支撑部件,它的工作可靠性和使用寿命会直接影响舰船的航行安全、隐蔽性能和营运成本等。根据水润滑艉轴承的磨损特性,基于水润滑艉轴承的磨损率和最大允许配合间隙之间的关系,建立平均寿命模型、可靠性磨损寿命模型和模糊可靠性寿命模型3种数学模型,来评估水润滑艉轴承的磨损可靠性寿命。实例分析表明:磨损可靠性寿命模型和模糊可靠性磨损寿命能较好地反映水润滑艉轴承副由于磨损而失效的渐进性,其中利用模糊可靠性计算模型获得的可靠度最为保守,针对船舶运行于苛刻环境中,采用模糊可靠性模型进行寿命评定能在最大程度上保证船舶艉轴承的营运安全。     

永磁体形性特征对磁水复合支撑式艉轴承润滑特性的影响

螺旋桨重力会导致船舶推进轴系发生挠曲,造成艉轴承边缘润滑状态恶劣。采用一种磁水复合支撑形式的艉轴承,通过引入永磁体磁力作用,改善桨重因素对艉轴承边缘润滑状态的不利影响;构建永磁体三维磁力特性分析方法,探究不同永磁体材料磁性质和布置形式对磁力承载性能的影响规律;基于艉轴承弹性流体动压润滑分析方法,获取永磁体形性特征对润滑特性的影响规律。结果表明：磁承载力受永磁体材料剩磁的影响明显,材料剩磁越大,永磁体承载力越大,轴承润滑状态相对越好;沿周向增加磁块数目或增加永磁块轴向长度可以增大永磁体的承载力,但永磁体承载效率可能下降,设计时需综合考虑;磁体的布置形式也对磁力承载性能和润滑性能影响显著,在永磁体体积相同的情况下,更为合理的布置形式可使永磁体承载力与艉轴承最小水膜厚度明显增大。     

无轴轮缘推进器水润滑轴承的结构设计与仿真分析

目前,水下无轴轮缘推进器的水润滑轴承是直接对船舶艉轴承进行缩短然后应用的。船舶艉轴承的长径比远大于无轴轮缘推进器,加之水润滑轴承沟槽结构复杂,会造成润滑性能降低。针对这一问题,设计了一种适用于无轴轮缘推进器的水润滑轴承,在结构上采用半开槽结合承载区开设小沟槽,形成混合沟槽。基于润滑理论,使用ANSYS Fluent软件仿真,分析开槽结构和小沟槽的不同组合方式对水膜压力与承载力的影响,进而得出润滑性能最佳的水润滑轴承结构。结果表明,半开槽结构结合承载区开设矩形小沟槽能够有效提升水润滑轴承的润滑性能,改善使用传统船舶艉轴承结构的无轴轮缘推进器润滑性能降低问题。     

基于BP神经网络的水润滑艉轴承故障诊断研究

水润滑艉轴承是一种广泛应用于船舶等水中航行器推进系统的特种轴承,由于其工作的环境具有很大的不确定性,产品很容易出现各种故障,一旦故障产生将直接影响舰艇的安全航行和经济效益。本文利用Matlab软件的相关工具箱,基于神经网络的相关理论和方法,构建了BP神经网络模型来研究水润艉轴承工作时的摩擦因数、温度、噪声、振动等特征参数与轴承状态的关系,从而实现了对水润滑艉轴承工作状态的故障诊断。从Matlab仿真结果与实际情况的比对看,建立的BP神经网络可以很好的判断水润滑艉轴承的故障状态,能够在轴承早期故障时发出预警信号,提前对将要发生故障的轴承进行维修或更换,利用该方法可以有效提高水润滑艉轴承的使用性和安全性。     

任意偏斜下水润滑橡胶艉轴承混合润滑性能*

为探究大偏心率(ε≥1)下水润滑橡胶艉轴承沿端面偏斜的混合润滑性能,综合考虑表面粗糙度、弹性变形、接触压力、偏斜角对水润滑橡胶轴承混合润滑特性的影响,提出大偏心率(ε≥1)下滑动轴承沿端面任意偏斜的膜厚计算方法,并应用于艉轴承缩比模型混合润滑分析。通过数值模拟研究重载条件下水润滑橡胶艉轴承水膜压力、接触压力随偏斜角的变化规律,分析偏斜角、偏斜方向角等对水润滑橡胶轴承混合润滑性能参数的影响。研究表明：在混合润滑条件下,轴颈沿端面偏斜对流体载荷影响相对较小,但会显著增强润滑界面的接触效应从而恶化其润滑性能;横向偏斜一定程度上会提高直槽式水润滑橡胶轴承的承载能力,偏斜角增加到一定程度时会引起最大水膜压力沿偏斜端反向移动;偏斜角对水润滑轴承润滑特性的影响在混合润滑阶段内较为显著,在弹流润滑阶段其影响将会削弱。     

水润滑艉轴承的磨损寿命研究

磨损破坏是水润滑艉轴承最为常见的破坏形式,对其磨损寿命的预测和研究有着重要的现实意义。根据水润滑艉轴承的Streibeck曲线和Meeks模型设计轴承加速寿命试验,并通过试验获得轴承的寿命特征参数;采用基于灰色估计法求解Weibull分布,获得轴承的寿命评估模型;将寿命特征参数代入评估模型中,获得水润滑艉轴承的寿命分布模型。实验结果表明该模型的精度很高,在工程实践中可以利用该模型对滑动轴承的磨损可靠性寿命进行预测。     

不同材料水润滑艉轴承的摩擦特性和磨损寿命研究

为实现船舶艉轴水润滑艉轴承不同工况下的合理选型,采用摩擦磨损试验机,对比研究常用的普通塑料和金属塑料合成橡胶轴承在淡水和海水润滑下的磨损特性,通过加速试验比较2种橡胶轴承的磨损寿命。结果表明:海水润滑下轴承的摩擦因数和磨损率都要高于淡水润滑下;海水润滑下,普通橡胶轴承比合成橡胶轴承的摩擦因数和磨损率要小,正常使用寿命要高,而淡水润滑下则相反。因此,当船舶的艉轴承采用淡水润滑时,适合使用金属塑料合成橡胶轴承,当采用海水润滑时,适合使用普通橡胶轴承。     

基于谐响应分析的艉轴承动态特性研究及灵敏度分析

为了解决水润滑橡胶艉轴承运转过程中共振、鸣音的问题,基于ANSYS有限元分析平台,对艉轴承进行动态响应分析。首先,运用模态分析得到艉轴承的低阶固有频率及振型;其次,运用谐响应分析得到艉轴承随频率变化的响应规律,从而确定对艉轴承动态特性影响最大的固有频率;最后,对其结构参数进行灵敏度分析,得到振动特性的影响因子排序,为降低实验成本以及艉轴承的动态设计提供了依据。     

水润滑橡胶艉轴承参数对其抗冲击响应性能的影响

采用有限元计算软件ANSYS,对冲击载荷下水润滑橡胶艉轴承的谐响应特性进行分析,研究轴承结构、材料属性如橡胶硬度、板条数目、内衬厚度及衬套材料等对水润滑橡胶艉轴承动态特性的影响规律及影响程度。结果表明:橡胶硬度和内衬厚度的增加可使内衬的应变和应力大幅度减小,橡胶板条数目的增加也可使内衬的应变和应力相应地减小,而衬套材料的改变对内衬的应变几乎没有影响,但应力会有所降低。因此,通过增加橡胶的硬度、板条的数目、内衬的厚度可提高水润滑橡胶艉轴承抗冲击的效果。     

复合材料水润滑艉轴承结构设计研究

基于ANSYS CFX流固耦合数值计算方法,对水润滑复合材料艉轴承的润滑性能及结构设计开展研究,阐述了不同水槽结构、间隙比、长径比、直径等对轴承承载力以及水膜压力、轴承变形量、最小水膜厚度、轴承摩擦因数的影响规律。并利用水润滑轴承试验台研究了不同水槽结构对轴承启动摩擦转矩、转变速度以及摩擦因数的影响。研究表明,轴承摩擦因数、水膜最大压强、轴承最大变形随水槽数增多而增大;轴承承载力、最小水膜厚度随间隙比增大而减小,随长径比增大而增大。总结了直径为100~500 mm、长径比为2~3、间隙比为0.1%~0.2%的水润滑艉轴承承载力的变化规律,为水润滑艉轴承设计提供一定的理论依据。     

水润滑橡胶艉轴承变形程度影响因素分析

为研究水润滑橡胶艉轴承变形程度的影响因素,采用数值方法计算不同转速、长径比和偏心率下的艉轴承变形;采用正交试验的方法评估转速、长径比和偏心率对艉轴承变形的影响。结果表明:转速、长径比和偏心率均对艉轴承的变形有显著影响,它们之间的交互作用的影响几乎可以忽略不计;长径比、转速和偏心率对艉轴承变形的影响依次下降;转速和长径比对艉轴承变形的影响都是先增大后减小,偏心率较小时对艉轴承变形的影响几乎不变,偏心率达到一定值时对艉轴承变形的影响显著增加;设计艉轴承时应该优先保证艉轴承的长径比,其次再考虑转速和偏心率的影响。     

ANCO水润滑高分子轴承摩擦性能的研究

采用MPV-50试验台架对ANCO水润滑轴承系统地研究了载荷、线速度、水温、润滑介质等因素,对ANCO水润滑轴承的摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,ANCO水润滑轴承具有较低的水润滑摩擦因数和较高的耐磨性能,完全适合作为船舶艉/舵轴承使用。     

水润滑螺旋阶梯腔动静压滑动轴承的优化分析

采用正交试验法与控制变量法相结合的设计方法,基于ANSYS有限元静态分析,得到水润滑螺旋阶梯腔橡胶艉轴承的力学性能情况。根据该结果基于Minitab对艉轴承进行极差分析,得到结构参数对其力学性能的影响关系规律,最后利用Design Exploration模块对艉轴承进行了曲面响应分析以及多目标优化,使其力学性能得到显著提高。     

剖分式油润滑艉轴密封装置的技术难点与发展趋势探析

结合工作实践,对剖分式油润滑艉轴密封装置的技术性能指标和技术难点进行了分析,并对其发展趋势进行了探讨。     

基于Ansys的不同螺旋槽艉轴承的结构静力分析

海水润滑橡胶艉轴承沟槽结构有轴向水槽和周向水槽之分,周向水槽亦有许多形式的螺旋槽,而不同形式的螺旋槽结构对艉轴承力学性能有着重要的影响。针对不同螺旋槽数目和不同螺旋槽半径大小的艉轴承模型,应用Ansys软件对其进行结构静力分析对比。结果表明,随着槽数的增加,艉轴承的最大位移量逐渐减小,其最大应力值却逐渐增大;而螺旋槽半径和螺旋角若太小或太大,都会使得艉轴承的最大应变值增大,且更容易造成应变相对集中。     

轴向槽船舶艉管轴承内部流场数值仿真

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析,分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布。计算结果表明,20槽轴承和4圆柱槽轴承内部没有出现空穴区,可以降低由空穴效应带来的振动和噪声。轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失。根据不同的船舶运行要求选择不同形式的艉管轴承,可以提高船舶轴系运行稳定性。     

基于Ansys不同螺旋槽艉轴承的结构静力分析

海水润滑橡胶艉轴承沟槽结构有轴向水槽和周向水槽之分,周向水槽亦有许多形式的螺旋槽,而不同形式 的螺旋槽结构对艉轴承力学性能有着重要的影响。针对不同螺旋槽数目和不同螺旋槽半径大小的艉轴承模型,应用An-sys软件对其进行结构静力分析对比。结果表明,随着槽数的增加,艉轴承的最大位移量逐渐减小,其最大应力值却逐 渐增大;而螺旋槽半径和螺旋角若太小或太大,都会使得艉轴承的最大应变值增大,且更容易造成应变相对集中。