轴系倾斜下可倾瓦推力轴承静动特性分析

发布时间：2020-11-14 19:00

　　 针对船舶可倾瓦推力轴承在实际运行过程中存在的轴系倾斜问题,建立倾斜状态下可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,研究倾斜状态对可倾瓦推力轴承静动特性的影响。提出了以倾斜角和轴线投影角两个参数来表征倾斜状态的数学模型;联合热弹流体动压润滑模型和轴向油膜刚度、阻尼系数求解模型,全过程求解可倾瓦推力轴承静动特性。静态性能参数包括载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度;动态性能参数包括轴向油膜刚度和阻尼系数。结果表明:轴线倾斜使每块瓦承受载荷严重不均,造成各块瓦巨大的性能差异;倾斜角增大使瓦所承受载荷、油膜压力和油膜温度增加,油膜厚度减小,且外载荷越大变化越显著;轴线投影角所在轴瓦承受载荷最大,当轴线投影角在支点附近时,静态性能参数皆有极值存在;轴线投影角在距瓦进油边31°的位置时推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数有最大值。研究结果可为倾斜状态下可倾瓦推力轴承可靠性的提高提供参考。
【部分图文】：

式中：θq和rq为节点周向和径向坐标。考虑轴线倾斜和瓦块变形的膜厚方程为式中：γp为瓦块摆动角；θp为节线位置角；hz为支点膜厚；r和θ分别为瓦块上节点径向和周向位置；u为热弹变形量；rz和θz为瓦块支点的径向和周向坐标。

通过可倾瓦推力轴承热弹流体润滑计算程序计算得到给定结构以及工况条件下的推力轴承稳定位置。首先根据动特性求解模型，采用中心差分法对求解方程进行离散化处理得到压力微分项，然后用超松弛迭代法求解得到各节点的值，再将式（13)(14）积分即可得到推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数。3 结果分析与讨论

1号瓦的载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力和最高油膜温度随轴线投影角在2π范围内变化的规律如图5所示，可以发现1号瓦静态性能参数随轴线投影角进行有规律的波动变化。由上节分析可知，轴线投影在1号瓦上时，其所承载载荷较大，当轴线投影角为20°时1号瓦承受载荷存在最大值，如图5a所示，而后随轴线投影角进一步增大载荷开始减小，直到在200°左右出现最小值，此时轴线投影角在5号瓦支点位置附近。当外载荷为1 000kN时，载荷最大值是最小值的5.44倍；外载荷为2 000kN时，载荷最大值是最小值的8.21倍；外载荷为3 000kN时，载荷最大值是最小值的10.44倍。因此，外载荷越大，差异性越大。油膜压力随轴线投影角的变化规律与轴瓦承受载荷随轴线投影角的变化规律相似。当外载荷为3 500kN时，最大压力的极大值为极小值的13.14倍。承载载荷越大使得油膜厚度越小，所以最小油膜厚度随轴线投影角的变化规律与承载载荷的变化规律截然相反，最小油膜厚度在200°时有极大值，而在20°时有极小值，如图5b所示。外载荷为3 500kN时，最小油膜厚度的极大值为极小值的6.46倍。
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本文编号：2883848