水润滑橡胶合金轴承的瞬态动力学仿真分析及试验研究

发布时间：2017-10-24 01:36

  本文关键词：水润滑橡胶合金轴承的瞬态动力学仿真分析及试验研究

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【摘要】：本课题来源于国家自然基金面上项目“大尺寸水润滑橡胶合金轴承振动噪声机理与可靠性研究”(51175521)。水润滑橡胶合金轴承的可靠性、振动性、噪声及能耗水平等直接影响船舰的安全、寿命与效率。论文以船舶中常用的水润滑橡胶合金轴承为研究对象,采用ABAQUS/Explicit模块对不同工况条件和几何结构的轴承系统进行瞬态动力学分析,研究轴承系统的振动特性及摩擦噪声。论文首先根据规格为40mm×60mm×80mm的水润滑橡胶合金轴承实际尺寸作为基准,基于ABAQUS的Explicit模块,建立了轴承系统的显式动力学仿真模型,并通过橡胶合金材料的硫化试验和力学拉伸试验获得了有限元分析中所需要的橡胶合金Mooney-Rivlin材料参数。其次,论文根据水润滑橡胶合金轴承实际工作情况,研究了在低速重载情况下不同摩擦系数、载荷、线速度、水槽半径及水槽数量对轴承系统振动噪声的影响。结果表明,摩擦系数和载荷对轴承系统的振动及噪声影响较大,随着摩擦系数和载荷的增大,轴承系统的振动增大,也更容易出现带有尖叫的摩擦噪声;随着线速度的增大,轴承系统的振动增大,但是线速度对系统振动峰值频率影响较小。不同轴承结构对轴承系统振动特性影响较大,随着水槽半径增大和数量增多,轴承系统的振动减小,振动峰值频率减小,系统趋于稳定。最后,对水润滑橡胶合金轴承进行了润滑状态测试试验和摩擦振动测试试验,讨论水润滑橡胶合金轴承在不同工况下的润滑状态,以及轴承系统从混合润滑至边界润滑时的临界速度。对比分析了不同线速度下,水润滑橡胶合金轴承的摩擦振动噪声特性,试验结果与仿真分析结果吻合,表明运用瞬态动力学方法研究水润滑轴承的振动噪声具有一定的合理性,分析结果有较强参考性。
【关键词】：水润滑橡胶合金轴承 摩擦 振动 噪声 瞬态动力学分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题来源及研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 水润滑轴承发展历史8-9
• 1.2.2 水润滑轴承摩擦噪声国内外研究现状9-10
• 1.2.3 摩擦噪声仿真分析研究现状10-12
• 1.3 课题主要研究内容12
• 1.4 本章小结12-14
• 2 水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声研究的理论基础14-26
• 2.1 摩擦振动与噪声14-15
• 2.2 摩擦噪声基础理论15-20
• 2.2.1 粘着-滑移（Stick-slip）理论15-16
• 2.2.2 自锁-滑移（Sprag-Slip）理论16-17
• 2.2.3 摩擦力-速度曲线负斜率理论17-18
• 2.2.4 模态耦合理论18-20
• 2.3 水润滑橡胶合金轴承的润滑基础理论20-25
• 2.3.1 流体润滑机理及雷诺方程的建立20-22
• 2.3.2 水润滑橡胶合金轴承润滑状态分析22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 水润滑橡胶合金轴承瞬态动力学分析模型26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 显式动力学分析理论基础26-28
• 3.3 水润滑橡胶合金轴承几何模型28-30
• 3.4 水润滑橡胶合金轴承有限元模型30-34
• 3.4.1 网格划分30-32
• 3.4.2 边界条件32-33
• 3.4.3 分析步设置33-34
• 3.5 有限元分析结果34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 4 水润滑橡胶合金轴承的瞬态动力学有限元仿真分析36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 摩擦系数对轴承系统振动特性及噪声的影响36-38
• 4.3 载荷对轴承系统振动特性及噪声的影响38-39
• 4.4 速度对轴承系统振动特性及噪声的影响39-41
• 4.5 水槽半径对轴承系统振动特性及噪声的影响41-42
• 4.6 水槽数量对轴承系统振动特性及噪声的影响42-44
• 4.7 本章小结44-46
• 5 试验研究46-60
• 5.1 引言46
• 5.2 橡胶合金材料的硫化及拉伸试验46-54
• 5.2.1 橡胶合金材料弹性理论46-47
• 5.2.2 试验设备47-49
• 5.2.3 试验内容49-52
• 5.2.4 橡胶合金材料参数的确定52-54
• 5.3 水润滑橡胶合金轴承摩擦振动测试试验54-59
• 5.3.1 试验设备54-55
• 5.3.2 试验内容55-56
• 5.3.3 润滑状态试验结果56-57
• 5.3.4 振动噪声试验结果57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68
• 附录68

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本文编号：1086448