水润滑橡胶轴承摩擦特性及轴系振动研究

发布时间：2017-06-26 07:07

  本文关键词：水润滑橡胶轴承摩擦特性及轴系振动研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水润滑橡胶轴承是船舶推进轴系的重要组成部分，橡胶轴承同推进轴之间的相互摩擦作用通过轴系激励螺旋桨或者通过支承结构激励壳体结构，引起辐射噪声。对于包含水润滑橡胶轴承的推进轴系，桨-轴-支承系统的耦合振动机理及规律复杂，目前仍未完全明确，主要原因是理论和试验研究仍不是很充分。因此，有必要对水润滑橡胶轴承的摩擦特性以及摩擦激励下的轴系振动问题进行相关的理论和试验研究，以此为基础进行相应的机理研究。 本文针对水润滑橡胶轴承摩擦激励与轴系振动的问题，主要通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法，对水润滑橡胶轴承的固有特性、轴系的固有特性以及轴承摩擦对轴系振动的影响等方面进行分析；同时，设计橡胶轴承摩擦试验机，进行水润滑轴承的摩擦特性试验和摩擦激励下的振动试验。本论文的主要内容包括： 第一章：主要介绍论文的研究背景和研究意义，介绍水润滑橡胶轴承和转子动力学等方面国内外研究现状和论文的主要研究内容。 第二章：首先介绍水润滑橡胶轴承的材料特性和刚度特性，通过有限元方法，计算水润滑橡胶轴承的静态刚度，同时，设计相应的夹具应用压力试验机进行轴承刚度试验，验证计算结果的准确性。结果显示了橡胶轴承刚度的非线性特性。 第三章：利用转换矩阵法给出多跨连续梁和多跨轴的固有特性，包括模态频率和模态振型的求解方法，从而为轴系的弯曲振动和扭转振动固有特性分析提供了理论依据。为了验证转换矩阵法的有效性和准确性，本章通过两个算例，对比有限元法和转换矩阵法的分析结果，确认了两者的一致性。 第四章：介绍水润滑橡胶轴承支承轴系在非线性摩擦和转轴弯扭耦合作用下会产生自激振动。通常所采用的点支承模型，无法用于分析轴承分布支承和轴承倾斜等对轴系响应的影响。因此，本章采用分布式轴承支承模型和速度依赖型Stribeck摩擦模型，利用拉格朗日方程和模态展开法，建立摩擦激励下轴系的动力学模型。通过数值仿真，研究非线性响应同系统物理参数之间的关系，并且探讨接触力、转速、轴承倾斜等因素对轴系响应特性的影响。结果表明在相同的摩擦系数、接触力和转速条件下，轴承倾斜会使轴系更容易产生自激振动。 第五章：介绍水润滑橡胶轴承摩擦试验机的设计及工作原理，包括动力驱动控制系统、加载系统、转子-轴承系统、润滑系统、测量系统等部分，并且介绍在该试验机上进行的水润滑轴承的摩擦特性试验以及振动试验，结果表明轴承材料、加载力的大小和方式、转速等对轴承的摩擦和振动特性具有重要影响。 第六章：对全文工作进行总结，指出论文中存在的不足以及需要进一步研究的内容等。
【关键词】：水润滑橡胶轴承 摩擦激励 分布支承 轴系振动 摩擦试验机
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 水润滑橡胶轴承研究概况12-14
• 1.2.2 转子系统振动研究现状14-16
• 1.3 论文主要内容16-19
• 第二章 水润滑橡胶轴承特性分析19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 水润滑橡胶轴承的材料和结构19-20
• 2.3 水润滑橡胶轴承材料力学实验20-21
• 2.4 轴承刚度有限元分析计算21-28
• 2.4.1 建立简化的几何模型21-22
• 2.4.2 定义单元类型以及材料模型参数22-25
• 2.4.3 网格划分25-26
• 2.4.4 创建接触26
• 2.4.5 设置边界条件26-27
• 2.4.6 求解计算及结果分析27-28
• 2.5 轴承刚度试验及验证28-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 多跨连续轴系的固有特性分析33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 多跨连续梁的弯曲振动分析33-39
• 3.2.1 理论模型33-34
• 3.2.2 弯曲振动固有特性分析34-37
• 3.2.3 算例分析37-39
• 3.3 多跨连续轴的扭转振动分析39-43
• 3.3.1 理论模型39-40
• 3.3.2 扭转振动固有特性分析40-41
• 3.3.3 算例求解41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 摩擦激励下轴系振动研究45-63
• 4.1 引言45
• 4.2 分布式轴承摩擦模型45-50
• 4.2.1 摩擦力数学模型46-48
• 4.2.2 耦合机理分析48-50
• 4.3 系统动力学模型50-55
• 4.3.1 弯曲振动50-52
• 4.3.2 扭转振动52-55
• 4.4 仿真分析55-61
• 4.4.1 求解参数55
• 4.4.2 求解结果及分析55-60
• 4.4.3 结论60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 摩擦试验机设计及试验63-85
• 5.1 引言63-64
• 5.2 试验台设计要求及目的64
• 5.3 试验台总体设计64-66
• 5.4 各组成系统的设计66-72
• 5.4.1 动力驱动控制系统66-67
• 5.4.2 转子-轴承系统67-68
• 5.4.3 加载系统68-69
• 5.4.4 润滑系统69
• 5.4.5 测量系统69-72
• 5.5 进行的试验以及数据分析72-83
• 5.5.1 试验台锤击法模态测试73-75
• 5.5.2 水润滑橡胶轴承摩擦特性试验75-81
• 5.5.3 摩擦激励下的轴系振动试验81-83
• 5.6 本章小结83-85
• 第六章 总结和展望85-87
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 主要创新86
• 6.3 研究展望86-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-95
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文95

【参考文献】

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本文编号：485215