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。     

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。     

阶梯腔结构对水润滑动静压阶梯腔艉轴承力学性能的影响

建立不同型腔数目和不同型腔长度的水润滑动静压阶梯腔艉轴承的三维实体模型,利用ANSYS Workbench软件对模型进行有限元静力分析,研究腔数和腔长对阶梯腔艉轴承力学性能的影响。结果表明:随着阶梯腔腔数增加,轴承应力集中区域减少且应力应变变化趋于平缓,而轴承位移值变化不大,因此增加腔数能有效改善艉轴承的力学性能,增加轴承的稳定性;阶梯腔腔长过大或者过小时都会导致轴承应力应变值变大,影响轴承的力学性能,对于6腔阶梯腔艉轴承,当腔长在420~460 mm之间时,轴承的力学性能相对稳定。     

水润滑螺旋阶梯腔艉轴承接触特性分析及结构优化

基于有限元法,考虑艉轴承材料的非线性力学特性以及各结构参数间的交互作用,对该轴承进行接触分析。采用正交试验法分析腔长、腔数、螺旋角、深浅腔比例等主要影响因素对接触应力及变形量的影响规律,采用控制变量法分析螺旋腔腔角、进/出水孔直径、螺旋腔腔深等次要因素对接触应力及变形量的影响规律,分别得到各参数的优化值。同时利用多目标优化方法,对艉轴承的沟槽直径和内衬外径进行优化,以满足低应力及轻量化的设计要求。优化后艉轴承质量降低了29%,接触应力降低了12%,在达到轻量化的目的同时,显著提高了其力学性能。     

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。     

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。     

基于有限元法进出水孔和过度圆角对水润滑动静压艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明：进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

进出水孔和过渡圆角对水润滑艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明:进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

基于Ansys的空心板条艉轴承力学性能分析

空心板条橡胶艉轴承是一种轴承端面具有圆形通孔的新型艉轴承,从结构上改变了橡胶轴承板条应力应变分布,具有良好的力学性能。采用有限元方法研究不同端面园形通孔数量、半径以及排列方式对空心板条艉轴承力学性能的影响。结果表明：空心板条轴承的最大应力应变值均随圆孔半径增大而增大,圆孔数量以4、5为宜,排列分布采用上排少孔和小孔直径,下排多孔和大孔直径方式,空心板条轴承的应力应变分布更为合理。     

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。