船用水润滑轴承数值计算及结构优化

发布时间：2017-04-01 13:15

  本文关键词：船用水润滑轴承数值计算及结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 水具有来源广泛、安全性和难燃性等优点。水润滑轴承以水为润滑介质,可以节约大量的油料和贵重有色金属,减少传统油轴承对环境的污染,以及提高水下航行器的隐蔽性,因此开展水润滑轴承研究不仅满足“环境友好”和“资源节约”的“两型社会”建设的需要,也符合我国国防建设需求,具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文以水润滑轴承为研究对象,分别对凹面型、平面型、凸面型三种轴承结构形式进行理论和试验研究,探讨轴承结构形式对轴承摩擦特性的影响,揭示其润滑机理。研究取得以下成果: 1.在基于刚性的水润滑轴承数值计算中,分别对三种不同板条结构形式轴承进行了润滑性能数值计算。计算结果表明,在不同板条结构形式中,偏心率、最大液膜压力、最小液膜厚度和摩擦因数等主要润滑性能参数都随着载荷、速度等参数的变化具有相同的变化趋势;凹面型轴承承载能力最大,平面型轴承次之,凸面型轴承最小。 2.在水润滑轴承有限元接触分析中,应用有限元软件ANSYS分别对不同板条结构形式的轴承进行接触仿真计算。计算结果还表明,三种轴承的垂向位移都随着载荷的增大而增大,基本都呈线性分布;在相同载荷下,凸面型轴承垂向位移最大,平面型次之,凹面型最小;随着载荷的增大,平面型轴承下底板的变形形状与凹面型轴承下底板形状相似。 3.水润滑轴承的试验结果表明,在不同载荷、速度下的摩擦因数曲线形状与Stribeck曲线相似;在1～5 m/s线速度区间,测试值和理论计算结果趋势一致;在不同静载荷下,测试得到的轴承变形量与理论计算结果误差较小。
【关键词】：水润滑轴承 结构形式 接触分析 摩擦特性 试验研究
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 水润滑轴承简介9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 水润滑轴承数值计算研究11-13
• 1.2.2 水润滑轴承结构形式13-14
• 1.2.3 水润滑轴承接触分析14-15
• 1.3 研究的目的和意义15
• 1.4 研究的主要内容、关键技术问题和方法15-16
• 第2章 水润滑轴承润滑机理研究16-30
• 2.1 概述16
• 2.2 Reynolds方程16-20
• 2.3 Reynolds方程的数值求解20-27
• 2.3.1 径向轴承的几何关系20-21
• 2.3.2 Reynolds方程的无量纲化21-22
• 2.3.3 Reynolds差商表达式的导出22-25
• 2.3.4 Reynolds方程边界条件的纳入25-26
• 2.3.5 Reynolds方程的超松弛迭代法求解26-27
• 2.4 液膜承载力及摩擦因数的计算27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 水润滑轴承摩擦特性分析30-51
• 3.1 概述30
• 3.2 不开槽水润滑轴承摩擦特性分析30-33
• 3.3 开槽水润滑轴承摩擦特性分析33-48
• 3.3.1 开槽凹面型轴承摩擦特性分析36-39
• 3.3.2 开槽平面型轴承摩擦特性分析39-43
• 3.3.3 开槽凸面型轴承摩擦特性分析43-48
• 3.4 润滑性能对比分析48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 水润滑轴承有限元接触分析51-64
• 4.1 概述51
• 4.2 有限元接触分析理论51-56
• 4.2.1 直接迭代法51-53
• 4.2.2 数学规划法53-54
• 4.2.3 接触约束算法54-56
• 4.3 水润滑轴承接触有限元计算56-63
• 4.3.1 有限元模型建立及边界条件的处理56-58
• 4.3.2 水润滑轴承接触计算结果58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 水润滑轴承试验研究64-69
• 5.1 概述64
• 5.2 试验目的64-65
• 5.3 试验对象65
• 5.4 摩擦因数试验65-66
• 5.5 静载荷轴承变形试验66-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第6章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目75

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张和牧;朱汉华;;基于流固耦合的水润滑轴承板条结构优化研究[J];船舶工程;2011年04期

2 董从林;袁成清;刘正林;严新平;;水润滑艉轴承磨损可靠性寿命评估模型研究[J];润滑与密封;2010年12期

3 田宇忠;刘正林;金勇;彭恩高;;水润滑橡胶尾轴承鸣音试验研究[J];武汉理工大学学报;2011年01期

4 潘月平;朱兵;王如意;鲁胜;;船用剖分式橡胶艉轴承接触性能分析[J];船海工程;2011年01期

5 兰放;刘正林;戴明城;鲁胜;;水润滑橡胶轴承结构形式对接触状况影响研究[J];船海工程;2011年03期

6 王楠;孟庆丰;张雪冰;王朋朋;;多沟槽水润滑橡胶轴承水膜压力的无线测试方法[J];西安交通大学学报;2013年03期

7 李军华;李良才;刘宇;;水润滑艉轴承高分子内衬材料摩擦学性能试验研究[J];船海工程;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 董从林;水润滑艉轴承的可靠性寿命评估[D];武汉理工大学;2010年

2 刘宇;高分子材料水润滑尾轴承数值计算及试验研究[D];武汉理工大学;2010年

3 田宇忠;基于有限元的水润滑橡胶尾轴承模态分析及试验研究[D];武汉理工大学;2010年

4 戴明城;水润滑尾轴承流固耦合仿真及结构优化研究[D];武汉理工大学;2010年

5 王浩;新型水润滑橡胶尾轴承试验研究[D];武汉理工大学;2012年

6 李振宇;水润滑径向滑动轴承水膜承载特性分析[D];上海交通大学;2013年

7 覃文源;艉轴承摩擦力作用下推进轴系弯—扭耦合振动特性分析[D];上海交通大学;2013年

8 董建新;基于老化的水润滑橡胶尾轴承可靠性寿命评估[D];武汉理工大学;2013年

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本文编号：280692