轴瓦变形对水润滑橡胶轴承润滑特性的影响研究

发布时间：2021-09-17 12:14

　　水润滑橡胶轴承已广泛应用于船舶推进轴系中,其橡胶内衬材料的低弹性模量会使轴瓦产生较大变形,进而影响轴瓦润滑性能。以水润滑橡胶轴承为研究对象,建立水润滑轴承弹流润滑理论模型,研究轴瓦变形对水润滑橡胶轴承润滑性能的影响。结果表明,橡胶轴瓦最大变形量可达最小膜厚的两倍;轴瓦变形使橡胶轴承水膜压力下降,膜厚升高,但有利于改善大偏心率下轴承应力集中的问题;考虑轴瓦变形后轴承承载能力大幅下降,摩擦力降低,摩擦因数增大;考虑轴瓦变形后轴颈偏心率更大,偏位角更小。由此可见,轴瓦变形对水润滑橡胶轴承性能影响明显,有必要在其润滑、摩擦机理研究中考虑轴瓦的变形。 

【文章来源】：机电工程技术. 2020,49(08)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

水润滑轴承简图

利用本文仿真程序与Bendaoud等[9]的实验结果进行对比，结果如图2所示。可以看出，计算结果与实验结果吻合，证明了本文数值计算方法的准确性。图中实验数据的第一点压力较高，这是由于实验所用轴承具有油槽结构，油槽处存在0.15 MPa的供油压力，但油槽位置并非轴承主要承载区域，所以在仿真计算中没有考虑供油压力和油槽结构的影响。水润滑轴承的尺寸及材料参数如表1所示。本文将研究轴瓦变形对水润滑橡胶轴承的水膜压力、膜厚分布的影响，并对轴承摩擦力、摩擦因数以及不同载荷和转速条件下的轴心平衡位置进行研究。

不同偏心率下轴承中截面处圆周方向的水膜压力分布如图3所示。由图3(a）可知，不考虑轴瓦变形时，随着偏心率的增大，水膜最大压力增大；并且随着偏心率增大，压力增幅迅速增大，轴承高压区随着偏心率的增大逐渐集中，导致承载区域集中在轴瓦面积很小的区域，这不利于轴承承载，会加剧轴承磨损老化。图3(b）为考虑橡胶轴瓦变形后的水膜压力分布，可以发现考虑轴瓦变形后的水膜压力峰值减小；并且考虑轴瓦变形后，随着偏心率的增大，最大压力并没出现迅速增大的情况，而且大偏心率下也没有出现应力集中的现象，轴承高压区一直处于比较大的范围，说明轴瓦弹性变形对压力的增大起到一定的缓冲作用，轴承主要承载区得到有效分散，这对轴承的承载是十分有利的。图4所示为轴承中间横截面处水膜厚度分布情况。图4(a）为偏心率为0.8时的膜厚分布，图中两曲线的差值为轴瓦变形量，考虑轴瓦变形后的最小膜厚显著高于未考虑变形时的最小膜厚值；考虑轴瓦变形时的最大变形量处于θ=166°，且最大变形量约为最小膜厚的两倍。图4(b）为考虑轴瓦变形时不同转速下轴承中截面处圆周方向膜厚的分布情况。可以发现，考虑弹性变形后，随着转速的增大，膜厚逐渐增大，最小膜厚的位置逐渐向后移动，膜厚增加的区域主要在水膜收敛区，水膜发散区的膜厚基本没有变化，并且随转速增加，膜厚增大的幅值逐渐变小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]极端工况下不同水润滑轴承材料摩擦磨损性能对比研究[J]. 何奎霖,盛晨兴,郭智威,孙玉伟,袁成清.  润滑与密封. 2019(03)
[2]水润滑橡胶轴承摩擦性能及润滑状态的实验研究[J]. 邓海峰,王家序,邱茜.  机械传动. 2014(12)
[3]水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究[J]. 王楠,孟庆丰,王朋朋,耿涛.  机械工程学报. 2014(13)



本文编号：3398703