舰船用水润滑轴承微观界面润滑机理研究

针对水润滑轴承微观界面润滑状态和润滑机理存在的不清楚、不明朗等问题,开展微凹痕对轴承微观界面润滑机理影响的研究。在建立单一微凹痕内部流体动力学模型的基础上,研究微凹痕内部涡流结构变化特性,分析微凹痕内部流场动力学特征,讨论形貌特征参数与润滑性能的变化规律,证明流体动力学特性随表面形貌的演化规律,验证微凹痕对轴承微观界面润滑机理的影响规律,从而提出微尺度下水润滑轴承润滑理论,并从微观层面探究粗糙峰与轴承润滑状态转变之间的关系,进而提出判断润滑状态转变的微观尺度标准。结果表明,微动压效应、微空化效应、微惯性效应三者共同构成水润滑轴承微观界面的润滑机理,大量微凹痕累积进而可以增强轴承承载能力、降低摩擦功耗。     

轮缘推进电机推力轴承水润滑性能分析

轮缘推进电机采用海水润滑,由于海水黏度低,难以建立有效的动压润滑效应。同时随着轮缘推进器的推进功率不断提升,其传递的推力也显著升高。这些问题以及需求对轮缘推进器推力轴承的润滑性能提出了新的挑战。提出一种满足轮缘推进电机推进需求的推力轴承设计方案,结合流体动力润滑理论,建立水润滑推力轴承流体动力学模型,基于有限单元法计算了推力轴承的压力分布和最大温度分布,以及雷诺数和摩擦功耗的变化规律。结果表明：该轮缘推进电机推力轴承的压力集中分布在轴瓦中间部分,并随轴瓦倾角和膜厚而变化;温度分布随转速基本保持不变;高速情况下雷诺数大幅降低;摩擦功耗随转速持续增加。     

核主泵系统高温液态铅铋润滑导轴承流体动力学特性分析

铅铋轴承是新一代核电站二回路主循环系统重要组成部分,用于支撑整个转轴系统。针对轴承存在的动力学特性和润滑机制尚不清晰等问题,建立铅铋轴承流体动力学模型,研究间隙、转速、偏心率和有无环形导流槽对铅铋轴承液膜流体动力学特性的影响,揭示压力峰值与转速、偏心率和间隙的变化关系,探明间隙对动压效应形成规律的影响。研究结果显示环形导流槽对承载力和摩擦因数的影响远小于无环形导流槽,最大压力随着转速、偏心率的增大而增大,随着间隙的增大而减小,最小压力与最大压力结果相反。研究结果为新型高温液态金属润滑轴承设计研发及国产化提供了理论依据。     

衬层材料参数对水润滑夹心轴承静态性能的影响

在特定工况（转速、偏心率等）对水润滑夹心轴承润滑特性影响的基础上,针对双衬层水润滑轴承材料开展研究,建立单向、双向流固耦合动力学模型并比较两者对轴承产生的影响;探究弹性模量、泊松比对轴承承载、水膜压力、衬层变形等静态性能参数的影响规律,揭示流固耦合作用下双衬层水润滑轴承静态性能的变化机制。研究结果表明：随着衬层材料参数的变化,水润滑轴承固体域的静态性能发生较大的变化,流体区域的性能不发生显著的变化。研究结果丰富了双衬层水润滑轴承材料的选择范围,为轴承材料选择提供一定理论依据。     

水润滑复合材料轴承的摩擦学性能试验研究

针对水润滑复合材料轴承的摩擦学性能开展实用性实验研究。采用新型聚四氟乙烯复合材料制备水润滑轴承,并测试其在水润滑条件下的摩擦学性能,给出摩擦因数随外载荷、转速、供水量和径向间隙之间的变化规律。研究结果表明：外载荷和转速对摩擦性能有着较大的影响,同时,存在最佳供水量和最佳半径间隙使得轴承的摩擦因数最小、磨损最少。研究结果对新型复合材料水润滑轴承的结构设计与优化具有一定的指导意义。     

格子玻尔兹曼方法在微观流场分析中的应用

为了探究大型重载水轴承微观流场的状态,采用无网格的粒子法—格子玻尔兹曼方法建立水润滑轴承微凸体的微观界面简化模型,探究轴承表面相邻的微凸体间的流体运动状态,分析流体的流线分布、压力分布以及在微凸体内形成的涡。研究结果表明该方法对于研究水润滑轴承微观流场的流体特性是可行的,为水润滑轴承动态特性计算和微观机理的探究提供了新的研究思路,为水润滑轴承微观界面进行深入研究提供一定的参考。     

船用艉轴承支承承载特性研究

船用水润滑艉轴承衬层的选材十分苛刻，它对轴承实现增载减阻，低噪耐磨的优秀特征起着决定性作用。艉轴承支承承载特性的机制研究异常关键。针对这一方向，开展关于轴承结构对承载力影响的理论分析研究；构建实船用艉轴承动力学模型，分析衬套、下轴瓦和橡胶的结构参数变化规律；讨论橡胶层预留间隙大小对载荷-变形关系的影响，探明接触方式对衬套、下轴瓦和橡胶结构参数的影响作用。研究结果表明：随着橡胶厚度的增加，衬层变形逐渐降低；厚度对变形的影响最大，与顶部挡边距离次之，侧边距离影响最小。研究为水润滑艉轴承的使用和设计提供了工程指导价值。     

磁流变弹性体动力吸振器的实验

针对船舶轴系纵向振动控制展开研究。结合智能材料磁流变弹性体结构特点,提出一种新型动力吸振器结构--磁流变弹性体动力吸振器(MRE-DVA)—的思想,通过利用磁流变弹性体的刚度可调特性设计一种新型的宽频吸振器,实现变转速工况下对船舶轴系纵向振动的有效控制。加工相应的轴系半主动控制吸振器,并进行移频效应测试试验,验证利用磁流变弹性体流变特性设计动力吸振器的构想,从而为推进轴系的纵向振动控制提供理论和工程依据。     

航空发动机齿轮泵轴承润滑及抗偏载特性分析

针对航空发动机齿轮泵滑动轴承复杂工况下存在的润滑性能不清晰、摩擦特性不明朗的问题,将转轴转速升高,分析光滑油膜和带槽油膜压力变化,增大入口供油压力,观察承载力变化,同时,施加并增大轴承偏载。结果表明,转速升高,光滑油膜正压增大、负压减小,带槽油膜的负压降低,承载能力显著增长,入口压力对承载力的影响逐渐减弱。存在临界入口压力,使得处在低于该值的工况,转速越高,无量纲摩擦因数越大。偏载持续增大,极大可能导致轴承油膜破裂、润滑失效。存在偏载临界点,使得处于临界点以下的轴承性能较好,高于该点的轴承性能较差。此外,偏载具有刚度增强和阻尼增强的作用。研究结果为齿轮泵滑动轴承设计研发及其国产化提供理论依据。     

考虑界面滑移和惯性力效应的水润滑轴承润滑性能分析

针对界面滑移和惯性力效应对水润滑轴承润滑性能的影响展开研究。推导综合考虑界面滑移和惯性力效应的修正雷诺方程,采用有限差分法求解研究轴承润滑机制,给出界面滑移和惯性力效应对水膜压力、承载力和摩擦因数的影响规律。针对某实际轴承分别采用提出的模型和有限元法进行润滑性能计算,二者结果吻合较好。研究结果表明：界面滑移和惯性力效应不改变润滑性能参数随偏心率变化趋势,界面滑移降低了润滑性能参数的数值大小,最大降幅5%左右,惯性力效应则略微增大其数值,最大增幅小于1%;相比于界面滑移,惯性力对润滑性能的影响较小,几乎可以忽略。研究结果对水润滑轴承的设计与计算具有一定的指导意义。