论-水润滑艉轴承水膜厚度与压力数值计算分析
平面板条式水润滑橡胶合金轴承润滑性能数值分析
分布、承压 区水膜厚度分布 、线承载能力 以及板条橡胶衬层 的变形情况。结果表明：橡胶弹性变形对轴承润滑特性影响 显著 ，轴 承 的线 承载 能力 随 转 速 的增加 而 增加 ；承 载 区板 条压 力大 、水 膜薄 ，易发 生磨 损 ，需实 时 监测 ，以保 证设 备 运
转精 度 和安 全 。 关 键词 ：弹性 模 量 ；水 润 滑轴 承 ；流 固耦 合 ；数 值 仿 真
ｔ ｉ ｕｆｒｈ ｇ ｒ ｓｕ ｅ，Ｏ ｔｅ ｇ ｔｂ ｒ ｎ ｏ ｗｅ ｒ Ｔ ｕ ｅ ｌｔ ｎｔｒｎ ｆｔｅ ｉ ｅ ｅ ｓｒ ｏｅ ｓ ｒ ｈ ｃ ｈｎ ｓ ｆ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｒ Ｓ ｈ ｙｍｉｈ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ａ ． ｈ ｓｒａ—ｉ ｅ ｍｅ ｍｏ ｉ ｉ ｇｏ ｍ ｓｎ ｃ ｓａｙ ｔ ｎ ｕ ｅ ｔｅ ａ — ｏ ｈ ｃ ｒｃ ｎ ｅ ｕ ｔ ｕ ｎ ｈ ｐ ｒｔ ｎ ｏ ｈ ｑ ｉｍｅ ｔ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｓｃ ｒ ｙ ｄ ｒ ｇ ｔ ｅｏ ｅ ａｉ ｆｔｅ ｅ ｕｐ ｎ ． ｉ ｉ ｏ
中图分 类 号 ：Ｔ １７２ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ ０５ （０ Ｉ １— ０ ４ Ｈ １． ２ ４— １０ ２ｕ ｉａ ｉ ｎ Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｏ ａ ｌ ｂ ｍ ｒｃ ｌＡｎ ｌ ｓｓｏ ｂｒｃ ｔｏ ｒ ｏ ｍ ｎｃ ｆＦｌ ｔＳ ａ
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水润滑橡胶艉轴承动态性能的试验与分析
ｎ ｎ ｌ ｅ ｈ ｕ ｈ ｔ ｕｓ ｖ ａ ｏ ｌ ｉ ｐａ ｏｍ． ｈｏ ｇ ｔｅａ ｌ ｉ ｏ ｒｔ ｎ ｓｅｔ ｇａ ａｄ ａ ａ ｚｄ ｔ ｏｇ ｅ Ｐ ｌ ｉｒｔ ｎ ａ ａ ｓ ｌｔ ｒ Ｔ ｒｕ ｈ ａ ｓ ｆｔｅｖｂａｏ ｐ ｃ ｏ ｒｍ，ｉ ｉ ｙ ｒ ｈ ｅ ｂ ｉ ｎ ｙｓ ｆ ｈ ｎ ｙｓ ｈ ｉ ｉ ｒ ｔｓ
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种分 析 ， 少 了测试 所 需 时间 。 减 ｌ３ 试验 台架 振动特 性 －
２ 试 验工 况 ）
试 验 充分 考 虑 舰 艇 常 用 的工 作 转 速 和 负荷 ， 设
定工 况 为 ：
（） １ 负荷 ： Ｐ＝０１ ０２ ０４ＭＰ 。 ．、 ．、 ． ａ
根据 转 子 系 统 的 振动 理论 ， 舶 轴 试 验 台架 在 船 运行 过程 中产 生振 动可 能有 以下情 况 ： Ｉ 电机 的风机 振 动 ， ） 这是 风 机 叶片 的拍 频振 动 ， 其振 动频 率 一般 为旋 转轴 的基频 和 风机 叶 片数 的乘
水润滑卧式橡胶滑动轴承和推力轴承设计计算
水润滑卧式橡胶滑动轴承和推力轴承设计计算
设计计算水润滑卧式橡胶滑动轴承和推力轴承需要考虑以下几个因素：
1. 轴承承载能力: 根据实际应用情况确定轴承的承载能力，包括径向承载和推力承载。
2. 轴承尺寸选择: 根据轴承承载能力和工作条件，选择合适的轴承尺寸。
通过计算轴承上的压应力和摩擦力，来确定轴承的尺寸。
3. 润滑剂选择: 根据工作条件选择合适的润滑剂。
润滑剂的选择会影响轴承的摩擦系数和摩擦功耗。
4. 轴承摩擦力计算: 根据轴承材料和润滑剂的摩擦系数，计算轴承摩擦力。
5. 轴承寿命估算: 根据轴承的使用寿命要求和实际工作条件，估算轴承的寿命。
以上是一般设计计算水润滑卧式橡胶滑动轴承和推力轴承的一些关键要素，具体设计计算方法需要根据实际情况进行详细分析和计算。
建议根据具体的工程要求和技术条件，进行轴承的选型和设计计算。
水润滑橡胶轴承板条设计参数分析
水润滑橡胶轴承板条设计参数分析水润滑橡胶轴承板条是一种用于机械传动的关键部件，主要应用于各种类型的汽车、机器和建筑设备上。
它的功能是分散机械横向载荷和减少摩擦，从而延长设备寿命和提高效率。
本文将探讨水润滑橡胶轴承板条的设计参数分析，旨在使读者了解这种关键部件的特性和重要性。
首先，设计水润滑橡胶轴承板条需要考虑的最重要的参数之一是橡胶材料的选择。
橡胶材料必须具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性，以便在各种恶劣环境下驱动机械传动。
在选择橡胶材料时，需要考虑温度、湿度、耐化学性和机械负载的因素。
通常采用的橡胶材料都是与特定环境相适应的材料，如氯丁橡胶、硅橡胶、丙烯酸橡胶等。
其次，水润滑橡胶轴承板条的设计参数还包括滑动层的厚度和表面形状。
滑动层的厚度对轴承的承载能力和寿命有直接影响。
较厚的滑动层可以使轴承具有更大的承载能力，但会降低滑动精度，同时减少轴承的寿命。
对于一些高精度的传动机械，通常采用较薄的滑动层。
另外，滑动层的表面形状也非常重要，可以影响水润滑橡胶轴承板条的摩擦力和噪音水平。
第三，设计水润滑橡胶轴承板条时，还需要考虑板条的尺寸和结构形式。
板条的尺寸和结构必须与机械传动的尺寸和结构相适应，以确保水润滑橡胶轴承板条可以有效地分散载荷和降低摩擦。
此外，结构形式可以根据机械传动的特点和要求来选择。
常用的水润滑橡胶轴承板条结构形式有双向移动式、单向移动式和固定式等。
不同的结构形式具有不同的优缺点，因此需根据实际情况进行选择。
最后，水润滑橡胶轴承板条的生产过程主要包括原材料的选取、合成、混炼、挤出成型和加工等多个环节。
这些环节对于水润滑橡胶轴承板条的质量和性能都有关键影响。
因此，在生产过程中，需要关注各环节的质量控制，确保每个生产环节都符合产品质量标准，从而生产出优质的水润滑橡胶轴承板条。
综上所述，设计水润滑橡胶轴承板条的参数分析十分重要。
橡胶材料的选择、滑动层的厚度和表面形状、板条的尺寸和结构形式以及生产质量控制等因素都将影响水润滑橡胶轴承板条的性能和使用寿命。
船舶尾轴_水润滑_作用原理_概述说明以及解释
船舶尾轴水润滑作用原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对船舶尾轴水润滑作用原理进行概述说明和解释。
船舶尾轴是船舶推进系统的重要组成部分，起到传递动力和驱动螺旋桨的作用。
而水润滑技术在尾轴润滑中具有重要地位，可以降低运行摩擦，提高系统效率。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、船舶尾轴水润滑作用原理概述说明、尾轴水润滑技术的优势与挑战、尾轴水润滑技术在船舶工程中的应用与前景展望以及结论。
其中，引言部分将介绍文章的背景和目的，为后续内容打下基础。
1.3 目的本篇文章的目的是对船舶尾轴水润滑作用原理进行全面介绍和解析。
通过对水润滑技术及其应用背景的探讨，我们将深入研究尾轴润滑机理，并剖析其优势和挑战。
同时，通过应用案例分析和技术发展趋势展望，为船舶工程中尾轴水润滑技术的应用提供指导和建议。
感谢您阅读本文的引言部分。
在接下来的章节中，我们将进一步深入探讨船舶尾轴水润滑作用原理，希望能够为读者提供有价值的信息和见解。
2. 船舶尾轴水润滑作用原理概述说明：2.1 尾轴润滑的基本概念与定义：船舶尾轴水润滑是指在船舶运行过程中，利用水作为润滑介质来减少尾轴与轴承之间的摩擦和磨损。
它是一种现代化的尾轴润滑方式，相比于传统的油脂或液态润滑油，在环境保护和能源消耗方面具有重要优势。
2.2 水润滑技术及其应用背景：水润滑技术在工业领域已经广泛应用，并在船舶工程中得到推广和应用。
由于环境保护意识的增强以及相关法规对污染物排放限制的提高，传统的尾轴润滑方式受到了限制。
而采用水作为尾轴润滑介质可以有效地降低对海洋环境的污染，并具有更好的兼容性和可持续发展性。
2.3 尾轴润滑作用原理和机理解释：尾轴水润滑通过将清洁的水引入尾轴的润滑环境中，形成一层水膜来减小尾轴与轴承之间的接触面积，从而降低了摩擦和磨损。
此外，密封系统的设计和优化也是确保水膜稳定性和有效润滑的关键因素。
水润滑具备以下主要作用原理：1. 液体弹涌效应：当尾轴旋转时，在尾轴与轴承之间形成高速流动的水流，这种流动在垫片或密封处产生液体弹涌。
水润滑橡胶艉轴承模态分析研究
１ 水 润 滑橡胶 艉 轴承
图 １所示 为 整体 式 水 润 滑橡 胶 轴 承 ， 轴 承 内 衬 为丁 腈橡 胶 层 ， 硫 化在 衬 套 上 。 内衬 上 均匀 分 布 １ ０条 轴 向水槽 ， 水 槽 结 构 为 ｒ＝８ ｍ ｍ 的半 圆 形 。其 尺寸参 数 见表 １ ， 材 料参 数见表 ２ 。
ｏ ｆ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｊ ａ ｃ ｋ — ｕ ｐ ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ［ Ｍ］ ．Ｒ ｅ ｖ ． ２ Ｊ ｅ ｍ ｅ ｙ Ｃ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ Ｊ ：
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轴 承 的结 构 模 态 分 析 中 ， 仅 分 析 了艉 轴 承 衬 套 的影 响 ， 没 有 深 入 探 讨 内衬 材 料 如 橡 胶 等 的 影
响。
本 文 以水 润 滑 橡胶 艉 轴 承 为 研 究对 象 ， 应 用 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 有 限元 软 件 进 行 建 模 和 理 论 模 态 分 析 ， 预 测 艉轴 承结 构 的 固有频 率 和振 型 。然后根 据分 析 结 果确 定模态 试 验 的悬 挂 点 、 激 励 点 和信 号 采 集 点， 通 过力锤 提供 瞬态 激励 信号 ， 得 到橡胶 轴 承 的
算与对 比。结果表 明， 在计算模态 与试验模态相 似对应 的模态振 型中 ， 两者 的板条振型弯 曲趋势相似 ； 计算模 态与试验模态数值接近 ， 两者 相关 性 良好 ， 有 限元结构模 型可 以反 映实 际结构模型 。 关键词 ： 有 限元法 ； 水润滑橡胶艉轴承 ； 模态
中图 分 类 号 ： Ｕ ６ ７ ５ ． ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ ９ ４ － ０ ４
摩擦轴承水膜厚度计算
摩擦轴承水膜厚度计算摩擦轴承是一种常见的机械设备，广泛应用于各个领域。
在摩擦轴承的工作过程中，润滑油膜的存在对于减少摩擦和磨损起着重要的作用。
水膜厚度是衡量润滑效果的重要指标之一，本文将介绍如何计算摩擦轴承水膜厚度。
摩擦轴承水膜厚度的计算是基于流体动力学原理的。
在摩擦轴承工作时，润滑油通过外部供给或自润滑方式形成油膜，使得轴承与轴颈之间形成一个很薄的润滑层，减少直接接触，从而减小摩擦和磨损。
水膜厚度的计算需要考虑多个因素，包括润滑油的黏度、轴承与轴颈的几何形状、工作条件等。
其中，黏度是影响水膜厚度的重要因素之一。
黏度越大，形成的油膜越厚，摩擦和磨损越小。
因此，在选择润滑油时，需要考虑到工作条件下的黏度要求。
轴承与轴颈的几何形状也会影响水膜厚度的计算。
一般而言，轴承与轴颈的配合越紧密，形成的油膜越薄，摩擦和磨损越大。
因此，在设计和选择轴承时，需要合理确定轴承与轴颈的配合间隙，以达到最佳的润滑效果。
工作条件也会对水膜厚度产生影响。
例如，工作温度越高，润滑油的黏度会下降，从而导致水膜厚度变薄。
因此，在高温环境下，需要选择高黏度的润滑油，以保证足够的水膜厚度。
计算摩擦轴承水膜厚度的方法有多种，其中比较常用的是雷诺方程和纳维尔-斯托克斯方程。
雷诺方程是描述流体在流动过程中速度和压力分布的方程，可以用来计算水膜厚度。
纳维尔-斯托克斯方程是描述流体黏性和流动阻力的方程，也可用于计算水膜厚度。
在实际应用中，为了简化计算，通常采用经验公式来估算水膜厚度。
例如，根据经验公式，可以通过润滑油的黏度和轴承与轴颈的几何形状来估算水膜厚度。
这些经验公式是通过大量实验和实际运行数据得出的，具有一定的准确性和可靠性。
水膜厚度是评价摩擦轴承润滑效果的重要指标之一。
通过考虑润滑油的黏度、轴承与轴颈的几何形状和工作条件等因素，可以计算出合理的水膜厚度。
合理选择润滑油和轴承配合间隙，确保水膜厚度达到要求，可以有效减小摩擦和磨损，提高摩擦轴承的使用寿命和可靠性。
水润滑船舶艉管轴承内部流场数值分析
船舶艉管轴承是 船舶推进 轴系 的重要 组成 部分, 它的作用是支承螺旋桨轴。螺旋桨轴位于轴系的最后 端, 其后端装有螺旋桨, 前端穿过尾轴管轴承与中间 轴相连接。螺旋桨运转时不均匀的动载荷和船艉部振 动使得螺旋桨轴发生各种振动, 螺旋桨轴的振动使其 在艉管轴承中的位置是时变的, 螺旋桨轴对艉管轴承 产生冲击, 这种 冲击 也导 致 艉管 轴承 润滑 状 态的 变 化, 因此艉管轴承的工作条件非常恶劣。 由于用水作润滑介质具有无污染、来源广泛、节 省能源以及安全和难燃等特点, 船舶艉轴很多采用水 润滑。由于水润滑轴承内瓦形状的多样性, 其流体力 学模型的建立比较复杂, 因此研究轴承内瓦形状对其 水润滑特性研究具有重要意义。本文作者建立了船舶 艉管轴承的数学模型和内部流体域模型, 并利用数值 计算方法对轴承内部流场进行了分析, 比较计算结果
3
( 4 ) 忽略水膜受到的体积力; ( 5 ) 由于水的流体惯性 力较其 粘性剪切 应力小, 因此忽略水的流体惯性力; ( 6 ) 润滑 表面 无滑 动产 生, 即 认为 在轴 承 界面 上水流速度与表面速度相等; ( 7 ) 水为不可压缩牛顿流体; ( 8 ) 由于水 的密 度、粘 度 随压 力、温 度 的 变化 很小, 从而认为它们在轴运转的过程中恒定不变; ( 9 ) 轴承 在 工 作 时 的 状 态 为 准 稳 态, 即 密 度、 膜厚等参数不随时间而改变。 根据微 元体 的平 衡 速 度 方程、流 量方 程、 连续 方程及上 述 假设 条件, 可得 到水 膜 动压 润滑 雷 诺方 程: p p 3 3 h h + h = 6U ∋ ( 7) x y y x x 式中: ∋ 为水的密度; U 为滑动速度; h 为水膜厚度; p 为水的压力。 1 2 计算流体力学通用控制微分方程 连续方程、动量方程、能量方程等都服从一个通 用的微分 方程, 用 ( 表 示因 变量, 通用 的控 制 微分 方程是: t () ( ) + d iv ( ) u ( ) = d iv ( ∗ grad( ) + S ( 8)
润滑数值计算方法 pdf
润滑数值计算方法润滑数值计算是润滑剂配方设计和润滑系统性能评估的重要环节。
合理的润滑数值计算有助于提高润滑剂的性能，降低能耗，减少设备磨损，延长设备使用寿命。
以下简要介绍润滑数值计算方法：一、润滑油黏度计算润滑油的黏度是衡量润滑油流动性能的重要指标。
润滑油黏度的计算通常采用动力黏度公式：μ = τ / (2πηr)其中，μ为润滑油的动力黏度（Pa·s），τ为剪切应力（Pa），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。
二、润滑油膜厚度计算润滑油膜厚度是影响润滑效果的关键因素。
合理的润滑油膜厚度可以确保润滑油在摩擦表面形成良好的润滑膜，降低摩擦磨损。
润滑油膜厚度的计算公式为：h = (μ * V) / (2πηr)其中，h为润滑油膜厚度（mm），μ为润滑油的动态黏度（Pa·s），V为润滑油的体积流量（m³/s），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。
三、润滑油泵压差计算润滑油泵压差是衡量润滑油泵输送能力的重要参数。
合理的润滑油泵压差可以确保润滑油在输送过程中保持良好的流动性。
润滑油泵压差的计算公式为：ΔP = (ρ * g * h) / (2πηr)其中，ΔP为润滑油泵压差（Pa），ρ为润滑油的密度（kg/m³），g为重力加速度（m/s²），h为润滑油泵出口与入口的高度差（m），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。
四、润滑油冷却效果计算润滑油的冷却效果对于润滑系统的稳定运行至关重要。
润滑油冷却效果的计算通常采用热交换公式：Q = U * (T2 - T1)其中，Q为润滑油冷却效果（W），U为润滑油的热交换系数（W/(m²·K)），T1为润滑油的入口温度（K），T2为润滑油的出口温度（K）。
五、润滑油系统能耗计算润滑油系统的能耗主要包括润滑油泵的功耗、润滑油冷却器的功耗以及润滑油加热器的功耗。
高分子材料水润滑尾声轴承数值计算及试验研究的开题报告
高分子材料水润滑尾声轴承数值计算及试验研究的开题报
告
一、研究背景
高分子材料作为新型材料，具有较好的性能，例如良好的抗磨损性、耐高温性、耐腐蚀性等，因此在尾声轴承领域得到了广泛应用。
水润滑是一种绿色环保的润滑方式，可以有效降低摩擦力和磨损，提高轴承寿命和运转稳定性。
因此，研究高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能，具有重要意义。
二、研究目的
本文旨在通过数值计算和试验研究，探究高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能，具体包括以下方面：
1. 建立高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承数值计算模型，分析其力学性能和流体力学性能。
2. 设计实验，测试高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能指标，比如摩擦系数、磨损率、轴承寿命等。
3. 通过数值计算和试验研究相结合的方式，分析高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能，为其在实际应用中提供技术支持。
三、研究方法
1. 建立高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承数值计算模型，使用有限元分析软件ANSYS等对轴承的力学性能和流体力学性能进行分析。
2. 设计实验，用高分子材料制作尾声轴承样品，在水润滑条件下进行实验测试，测量摩擦系数、磨损率、轴承寿命等性能指标。
3. 结合数值计算和试验数据，分析高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能，寻找优化材料和结构的方法。
四、预期成果
通过数值计算和试验研究，本文将获得高分子材料在水润滑条件下的尾声轴承性能数据，包括摩擦系数、磨损率、轴承寿命等指标。
同时，本文将自主研发高分子材料尾声轴承，提高其性能表现，为尾声轴承应用领域提供技术支持。
水润滑橡胶艉轴承模态分析研究
水润滑橡胶艉轴承模态分析研究权崇仁;吴炜;黄卫庆;兰放【摘要】采用有限元计算与试验模态相结合的方法进行两种模态频率和振型分析,以及模态置信度的计算与对比.结果表明,在计算模态与试验模态相似对应的模态振型中,两者的板条振型弯曲趋势相似；计算模态与试验模态数值接近,两者相关性良好,有限元结构模型可以反映实际结构模型.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P94-96,114)【关键词】有限元法;水润滑橡胶艉轴承;模态【作者】权崇仁;吴炜;黄卫庆;兰放【作者单位】专利审查协作广东中心,广州510530【正文语种】中文【中图分类】U675.7水润滑橡胶艉轴承支撑着艉轴，将艉轴的振动传递给船体，同时也会将船体由于风浪、爆炸等产生的振动传给艉轴承，甚至整个轴系。
在轴系中，后艉轴承的负荷最大，当它受到来自螺旋桨和艉轴的周期性激振力频率接近艉轴承的固有频率时，就会发生共振。
艉轴承的固有频率主要与其结构及材料参数相关，研究艉轴承的模态参数，有助于确定结构可能产生的共振频率以及在各阶频率下的相对变形［1］，对艉轴承材料筛选、结构优化以及轴系故障检测与诊断有着理论意义与工程应用价值。
目前，水润滑橡胶艉轴承的研究主要集中在液膜的润滑特性，对动态特性研究很少。
在艉轴承的结构模态分析中，仅分析了艉轴承衬套的影响，没有深入探讨内衬材料如橡胶等的影响。
本文以水润滑橡胶艉轴承为研究对象，应用Ansys有限元软件进行建模和理论模态分析，预测艉轴承结构的固有频率和振型。
然后根据分析结果确定模态试验的悬挂点、激励点和信号采集点，通过力锤提供瞬态激励信号，得到橡胶轴承的模态参数，再进行试验模态的自相关性验证，以评价试验的正确性。
最后将理论分析结果和实验分析结果进行互相关分析。
1 水润滑橡胶艉轴承图1所示为整体式水润滑橡胶轴承，轴承内衬为丁腈橡胶层，硫化在衬套上。
内衬上均匀分布10条轴向水槽，水槽结构为r=8 mm的半圆形。
水润滑橡胶艉轴承变形程度影响因素分析
水润滑橡胶艉轴承变形程度影响因素分析邹争;董从林;毛树华;袁成清【摘要】To study the factors influencing the deformation ofwater⁃lubricated rubber stern tube bearing,the deformation of stern tube bearing under different rotational speed,aspect ratio and eccentricity was calculated by using numerical meth⁃od.The method of orthogonal experiment was used to assess the impact on bearing deformation of different rotational speed, aspect ratio and eccentricity ratios.The results show that the rotational speed,aspect ratio,and eccentricity have asignifi⁃cant impact on the stern tube bearing deformation,and the impact of interaction between them is almost negligible.The im⁃pacts of aspect ratio,rotational speed and eccentricity on the stern tube bearing deformation are followed by decline.The in⁃fluence of rotational speed and aspect ratio on the stern tube bearing deformation is first increased and then decreased,the influence of eccentricity on the stern tube bearing deformation is almost unchanged when it is small,when the eccentricity reached a certain value,the impact on the stern tube bearing deformation is increased significantly. Design of stern tube bearings should give priority to ensuring aspect ratio of stern tube bearing,followed by considering the impact of rotational speed and eccentricity.%为研究水润滑橡胶艉轴承变形程度的影响因素，采用数值方法计算不同转速、长径比和偏心率下的艉轴承变形；采用正交试验的方法评估转速、长径比和偏心率对艉轴承变形的影响。
水润滑石墨轴承润滑性能研究
力，按机组可能产生的最大轴向力设计。瓦块 结构如图 ２ 所示 ，根据推力轴承主要技术参数，轴承润滑性能计算如
下。
（ １ ）额定转速：
＝ ｌ Ｏ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ
一
。 ｉ
…
…
解
（ ２ ）推力轴 承载 荷 ： Ｆ ＝ ３ ０ ０ ｋ ｇ ｆ （ ３ ）轴 承 内径 ： Ｄ １ ＝１ Ｉ ． １ ５ ｃ （ ４ ）轴 承外 径 ：Ｄ ＿ ＝ ２ ３ ． ２ 兜 ｍ
方 向发 展 。
为研究轴承摩擦副润滑特性 ，对研制的主泵电机水润 滑 石墨 推 力轴 承 ，在具 体 工况 条 件下 进行 润 滑性 能 计算 和 分析 ，重点计算最小水膜厚度和摩擦损耗 ，从理论上证 明
水 膜的 存在 。
推 力 轴 承 在 电动 机 运 行 过 程 中承 受 机 组 剩 余 不 平 衡
Ｄ ＯＩ ：１ ０３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ４ ． １ ９ ． ０ ７ ５
．
水润滑石墨轴承润滑性能研究
近年 来 ，由于 人们 逐 渐认 识 到保 护 环境 、节 省 能源 对 人 类 可持 续发 展 的 重大意 义 ，开 发新 型 节能 无污 染 产 品的 呼声越来越高。水润滑轴承在这方面有着 巨大的发展潜力， 已成 为 世界 各 国关 注 的对 象 。但 由于 水具 有黏 度 低 、润滑 性 差 、导 电性 强 、汽 化 压 力高 等特 点 ，因 此给 水润 滑 轴承 的研 制和 应 用带 来 了 困难 。我 国 自 行 研 制 的高 性 能新 型核
水 润 滑 石墨 推 力轴 承 润滑 性 能计算
潜艇的整体设计水平有 了大幅度提高 ，相应地对其屏蔽泵 电机 中水 润 滑推 力 轴承 的性 能 提 出了 更高 的要 求 。本 文针
船舶水润滑尾管橡胶轴承的设计
( 1)
图 1 船舶尾管轴 承受力图
式中: n ∀ ∀ ∀ 轴额定转速 , r/ min; K 2 ∀ ∀ ∀ 系数, 水润 滑尾 管 和轴 支架 中橡胶轴承 K 2 = 5 200; 油润 滑锡基合金轴承 K 2 = 8 400。 2) 为防止传动轴附加弯曲应力过大, 原苏联 规范规定无集中质量 的两轴承之间 的最大距离 L max 应满足下式 : L max < d, m = 14; = 300 ; n ( 6) 式中 : d ∀ ∀ ∀ 两轴承间轴的直径, m ; ∀ ∀ ∀ 系数 , 对 n < 500 r/ min, 对 n > 500 r/ min, n ∀ ∀ ∀ 轴额定转速 , r/ min。 3) 日本有关资料认为, 轴承的间距与轴附加 弯曲应力、 横向振动、 轴承负荷、 船体变形等有密 切关系, 建议轴承间距 L 为 : L = K d , mm 式中 : d ∀ ∀ ∀ 轴的直径 , mm; ( 7)
2
船舶尾管轴承的受力分析
轴承在稳定运转时, 尾管轴承上的负荷是由 静态力和动态力产生的。 静态力包括 : 整个轴系的质量 , 即螺旋桨及其 附连水、 螺旋桨轴、 中间轴、 推力轴 法兰、 主机 运动部件的质量等, 静态力可以由计算得出。 动态力包括 :
3
船舶尾管轴承受力计算
船舶尾管轴承所承受的静态力及某些动态力 是可以由计算得到: 1) 根据船检规范 , 螺旋桨轴直径大于 250 mm 的主推进轴系 , 应进行轴系合理校中计算。从校 中计算书可知 : 各轴承负荷、 轴上的应力及螺旋桨 轴转角。合理校中计算时 , 计及螺旋桨及附连水、 19
5
水润滑橡胶轴承的设计比压
由于橡胶是高弹性体, 比压太大会引起工作
面的弹性变形, 而使承载能力下降 , 橡胶轴承的设 计比压用下式计算。 P= W d # L N/ mm 2 (及供水压力
潜水泵水润滑推力轴承润滑性能数值分析
图 3 M atlab计算流程图 F ig 3 Com putational flow d iagram ofM atlab
表 3 不同转速时的分析结果 T ab le 3 Analysis results for d ifferen t speed
n /( r m in- 1 ) 400
6 00
800 1 000 1 200
力, 于是推力瓦所承 受水膜压力为 p s= p0 s + T z, 推力环受力图如图 2所示。
h = 0 11 ( 0 5R e2P r) 0 35 /D 2
R e= uD2
( 5)
式中: Re 为雷诺 数; P r 为普朗 克数; u 为推 力 环外 径处水流的合成速度, m / s; 为水 的导热系数, W /
水润滑推力轴承是一种应用水作为润滑介质并实 现传递轴向推力的装置。欲使水润滑推力轴承具有良 好的性能, 在工作时必需保证推力瓦和推力环端面间 形成良好的动压润滑, 但两端面间润滑水膜因推力环 的旋转而受到剪切作用会产生摩擦热, 这些热量不能 完全以对流和导热的方式排走, 造成端面上较大的温 度梯度, 容易出现烧瓦现象。目前, 国内外对油润滑 金属材料推力轴承的研究较多, 有的在计算时对流换 热边界条件和 热流 密度边 界条 件二 者只 选其 一 [ 1- 4] , 在一定程度 上并 不能 代 表实 际运 行中 的 油膜 温度 分 布。而且, 对水润滑的研究很少, 而水润滑具有成本 低、环境友好、阻燃性好、 易维 护保 养等 显著特 点, 因此, 开展水润滑推力轴承的研究非常必要。 1 推力轴承扇形瓦的理论基础
以单个扇形斜面瓦为求解域, 求解雷诺控制方程, 在 引入边 界条 件 后, 利用 M atlab 软 件编 程, 对 差 分方 程反复迭代求解, 其迭代法求解水膜压力分布和水膜 厚度分布的流程图如图 3所示。
船用水润滑轴承数值计算及结构优化
（保密的论文在解密后应遵守此规定）
研究生（签名）：牛 导师（签名）。兰ｂ出期
武汉理上人学硕士学位论文
第１章 绪论
１．１水润滑轴承简介
水润滑轴承在环保、节能、可持续发展等方面有巨大的发展潜力。水润滑 轴承以水为润滑和工作介质，减少了以油为润滑介质的传统轴承对环境的污染， 可以节约大量的油料；同时水具有无污染、来源广泛、节省能源、安全性和难燃 性等优点，能降低和减少摩擦副运动而产生的磨损、冲击、噪声、无功能耗等 问题，在很多场合都可以用它来代替油，是一种有着广阔发展前景的润滑介质。 如何利用天然水替代矿物油作为各种机械传动和流体动力系统的工作介质，以 达到高效节能和环境保护的目的，是机械传动系统研究领域的一个重要方面， 已引起了人们的普遍关注，并成为世界工业发达国家竞相研究的一个热点，水 润滑轴承也因此成为世界各国关注的对象。
ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏａｄ ａｒｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ—ｌｉｎｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌｏａｄ．ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｘ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ，ｔｈｅ ｐｌａｎａｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｔａｋｅｓ
齿式联轴器
/
独创性声明
本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特－３１Ｊｉｊｎ以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了感谢。
水润滑轴承弹流动压润滑和摩擦特性数值计算分析
１ ３ 原 方 程 的缺 陷方 程 ．
应 用多重 网格法求解 非线性 问题 ， 只有 在最 高 层 才能对 离散 的原方程 进行松 弛迭代 ， 而在 以下 的 各 层 网格都 是对方程 的缺 陷方 程进行松 弛迭代 的 。 雷诺 方程 的缺 陷方 程 为
［， ， １一（ Ｊ ¨¨） ｉ＋ ￡ｌ Ｐ ， ￡ ｊ １ ＋ ． Ｐ， Ｊ
以控 制 流程 的走 向 ， 参 数 ）用 以控 制 循 环 的方 而 ， 式 。ｅｒ 和 ｅｒ 自定 义 计 算 的精 度 容 许 误 差 。 ｒ ｒ 为
每一 层 均使用 Ｇａ ｓ—ｅｄ ｌ 弛 。 ｕ ｓ ｉｅ 松 Ｓ
图 ３ 实 际轴 承 液 膜 厚 度 分 布
从 图 ２ ３可 以看 出 ： 、
６ ９
第 ５ 期
船
海
工
程
第４ Ｏ卷
±
ＥＲ Ｒ
只有 在最 高层 ， 右端 项 ｇ 一 ｋ ２
，
其余 层 的右
±
ＥＲＴ Ｒ
（） ７
端 向量也 是 由上
一
层传 递下 来 ， 有
ｌ ｌ 利 用上 式一 的量 纲 一 的量 群 对 雷诺 方 程 、 厚 膜
ｇ ｝ ∑∑（ 卜一— △ （ ｐ） Ｉ ＋
（ ＝ ０ １ … ， 一 ０， ， ， ， ， ， ｘ； １ … ， ） （ １ １ ）
（ ）ｒ “
ｒ ） ７一Ｆ（ ，） ￡． ２Ｐｉ１ 一 Ｊ ～［ｒ１， 一， ／Ｊ （ｒ１ ＋ｅ ／ｊＰ ） ｌ ． ， ／ △ 。 ￡ Ｊ 汁１， ，＋￡ Ｊ ２） ＋ ｌＰ ， （ Ｘ） 十 ２ ］
膜 明显变 薄 。
分析 轴承 的 润滑 和摩 擦 性 能 ， 计算 轴 承 在 不
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动压计算精度 ， 应用有限元法方法求得艉轴承 内衬的弹性变形 ， 结合 雷诺 方程求 得计人 弹性变形后 的艉轴承 水膜厚度与压力分布 ， 并与流体动压润滑进行对 比。结果表 明， 水润 滑艉 轴承 弹流润滑计算 得到 的水膜压力 减小 ， 水膜厚度增大 ； 艉轴是否倾斜对弹流动压润滑计算结果有 明显影 响。在 相同工况下 ， 随着艉轴倾斜率 的 增大， 弹流润滑最大水膜压力上升 ， 最小水膜厚度减小 。 关键词 ： 船舶水润滑艉轴承 ； 有 限元法 ； 数值分析 ； 液膜压力 ； 液膜厚度
轴 承 内衬 与轴 衬套 的相 关几 何参 数 和材料 物
理性 能参 数见 表 １ 、 表 ２所 列 。
文献 ［ ３ ４］ 讨 论 了橡胶 高 弹性材 料 的弹性 变形 、 初 值选取 对水 润滑 轴 承 弹 流 润滑 计 算 的影 响 ， 但 未 涉及 飞龙 、 赛龙 等其 它轴承 高分 子材 料 ， 也 未考 虑 船舶艉 轴倾 斜 的影 响 ， 在 工 程 实 际应 用 中有 一 定
Ｋ
口 ＝ Ｆ
（ ２ ４ ｘ １ ）
（ ８ ）
式中： — — 单元 节点 刚度矩 阵 。 节点 力列 阵 Ｆ 中的 上 表 面 节 点 ｚ向上 的力 与前 一次 计算 得 到 的水 膜 压 力 矩 阵 一一 对 应 ， 节 点力 列 阵 中的其 他 元 素 置 为 零 。同 样 ， 求 出节 点
位移 阵 留 后 ， 提 取其 中的上 表 面节 点 向上 的位 移 对应加 入 到水膜 厚度 矩 阵中 。 ２ ． ３ 弹流 润滑 求解 流程 水润滑艉轴 承弹流动压润 滑求解流程见 图 ６ 。
偏心率 和偏位角 的大致 范围并设定初始值。 根 据假 定 的轴 承润 滑 水 膜 厚 度 ６ ， 求 水 膜 压 力 分 布ｐ 。如果水膜承载力 与轴承外载荷 Ｆ的差值 在规定 的误 差 范 围内 ， 则 初次计 算 结束 ， 否则 重新 调整偏 心率 和偏 位 角 继 续计 算 。 当计 算 完毕 后， 用 有 限元 法 求 解 该水 膜 压 力 Ｐ下轴 承 内衬 各 个节点处的垂 向弹性变形量 ， 并将其加入到初 次计 算得 到 的水 膜 厚 度 上 ， 得 到 新 的 润 滑 水膜 厚 度 分布 ， 重新 计算 水 膜压 力 ｐ和厚 度 ， 并 比较 此 时 的水 膜 承 载 力 与 轴 承 负 荷 Ｆ 间 的 差 值 。
轴承 内衬
比
０． ４５
第一作者简介 ： 姜
涛（ １ ９ ８ ５ 艇 动 力
Ｅ・ ｍａ ｉ ｌ ： １ ７ ４８ ９ ９ ２４ ９＠ ｑ ｑ． ｔ ｏ ｍ
１ ５７
第 ２期
船
海
工
程
第４ ３卷
２ 弹流 润 滑 求 解 流程
１
图 １ 轴 承 结 构 示 意
２
３ ４
１ ． 艉 轴 ：２ ． 轴 套 ：３ ． 轴 承 内衬 ；４ ． 轴 承 外 壳
图 ２ 船 舶 艉 轴 承装 配 示 意
１ 艉 轴 承 结 构及 装 配
船舶水 润滑 艉 轴 承 由外衬 、 内衬 组 成 。外 衬
表 １ 轴 承 的 几何 参 数
，
，
，
，
，
Ｆｉ ｉ
，
ｉ ＋Ｈｉｌ ３ ／ ｔ ｑ ￣ （ Ｈｉ ＋ １ ／ ２ ） 。 ／ ２ ． ｊ
—
，
上式 可 产生 （ ｍ 一１ ）×（ ｎ一１ ） 个 方程 ， 在 给
） ＋ ￣ ｙ （ ｈ ３） ＝ ６
（ ） 下， 轴 承 内衬 所产 生 的变形 通 过有 限元 法来 求解 。
２ ． ２ 有 限 元法 求解轴 承弹 性 变形 作 用于 轴 承 的 水 膜 压 力 属 于分 布 力 Ｐ（ Ｓ ） 。
定 的膜 厚 ｈ下 可 求 解 Ｐ Ｉ ＇ ｉ 。在 水 膜 压 力 Ｐ 作 用
式中： — — 水膜 厚度 ； 田 — —水 的粘 度 ；
￡ ， —一 滑动 速度 ；
） （ ７ ）
（ ４ ）
、
（ － Ｆ
， ｚ
， …， ｓ
式 中： 各 系 数为
Ａｉ ｊ＝ Ｈ ＋ ｌ ／ ２ｊ ； Ｂｉ
，
，
式中： Ｍ 、 、
，
、 ｙ ． ｚ 方 向位 移 ；
ｊ
Ｈ ｌ， ｊ ；
一
—
—
节 点作 用力 。
１ ５ ８
水润滑艉轴 承水膜厚 度与压力 数值计算 分析—— 姜
为解决 艉 轴 承 水 槽 导 致 水 膜 不 连 续 这 一 问
题， 假 定轴 承 两水 槽 间的 板 条 压力 分 布 状 况 为 中 间高 两侧低 ， 两 水槽 内的流 体压 力 为 ０ ， 则 可 应用 雷诺 方程求 解 单个 板条 的水 膜厚 度 和压力 。
下面 就艉 轴 的倾 斜 状 况 ， 在 相 同工 况 下 进 行
中 图分 类号 ： Ｕ ６ ６ ４ ． ２ １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － ０ １ ５ ７ － ０ ５
水 润滑艉轴 承 结构 简单 ， 不产 生 滑油 污染 ， 在 船舶上使用 越来 越 多¨ Ｊ 。但 由于水 润 滑轴 承 内衬 材料多为高分子材料 ， 变形 比较大 ， 如不 考虑弹性变 形会对轴承水 膜压力 与厚度 的计算 精度 产生影 响。
第４ ３卷
第 ２期
船 海 工 程
ＳＨＩ Ｐ ＆ ０ＣＥＡＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ４３ Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ４
２ ０ １ ４年 ４月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ４ １
ｐ — —压 强 。
在 弹性 力学 中 ， 若 有 分布 力作 用 于半无 限平 面上 ，
那 么在 宽度 为 ｄ ｓ 的微元 上将 产 生 Ｐ （ Ｓ ） ｄ ｓ的集 中
令 ＝ ｘ ／ ｒ ， Ａ ＝ｚ ／ （ １ ／ ２ ） ，
Ｈ＝ｈ ／ ｃ ＝ １＋８ ｃ ｏ ｓ（ 一 ） （ ２ ）
的局 限性 。飞龙 、 赛 龙 是 舰 船 水 润 滑艉 轴 承 常 用
１ ． 外衬 （ 钢 套 ） ；２ － 内 衬 （飞 龙 ）
的 高分 子 材 料 ， 自润 滑 性 能 好 ， 弹性 模 量 比橡 胶 大， 但 却 比金 属材 料 低 得 多 。其 变形 量 及 最 小 膜
厚 比值 与橡 胶材 料一 样 ， 不 是一 个高 阶无 穷小 量 。 若忽 略这个 变形 量 ， 水 膜 厚 度 与 压 力 以及 承 载 能 力 的计 算将 产生 较 大 误 差 ， 尤 其 在艉 轴 倾 斜 时更 为严 重 。因此 ， 计 算 时应 考 虑 轴 承 内衬 弹性 变 形 和艉 轴倾斜 ， 这 有助 于提高 承 载能力 的计 算精 度 ， 以满 足轴 承负荷 设计 要求 。
Ｄｔ ｉ
—
该 单元 的节点 位 移列 阵 ｇ 和 节 点力 列 阵 Ｆ。
。
＋ Ｃｔ ｄ ｐｔ ｉ “ ＋
分别 为
，
—
Ｅｔ ｉ Ｐｑ ＝ Ｆ Ｊ ， Ｊ
（ ／ ￣ １ １ ） １ ／ ￣ ２ Ｖ ２ …， Ｕ ８ １ ） ８ ｓ ）
＝
（ ６ ）
模 型周 向 （ ‘ ｐ方 向 ） 与轴 向（ 方 向） 分 别 分
成Ｉ Ｔ Ｉ 、 ｎ份 。每个 节 点位 置用 （ ｉ ， ｊ ） 表示 ， ｉ＝ １～ １ Ｔ Ｉ ＋１ ， 步 长为 △ ‘ ｐ ＝（ ‘ ｐ ２ 一‘ ｐ １ ） ／ ｍ； ｊ＝１ ～ｎ＋１ ， 步 长为 △ 入＝２ ／ ｎ ； 节点压力为 Ｐ ． １ ｊ 。 和 可 用 相
水 润 滑 艉 轴 承 水膜 厚度 与压 力 数 值 计 算 分 析
姜 涛 ， 周 建 辉 ， 吴 炜
（ １ ． 海军驻大连 ４ ２ ６厂 军事代表 室 大连 １ １ ６ ０ ０ ０； ２ ． ｑ － 国舰 船研 究设计 中心 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４ ） 摘 要： 考虑到进行 艉轴承水 膜厚度与压力计算时须考虑 内衬材料 的弹性变形 ， 以提 高艉轴承 弹性流体
若 差值 超过 规 定 ， 则 重 新 调 整 轴 承 的偏 心率 。每 次偏 心率调 整后 须 重 新 依 次 确 定 ： 水 膜 厚 度 水
膜 压力 一 弹性 变 形 一 水 膜 厚 度 水 膜 压 力 ， 这５
个 步 骤为一 个 循 环 。经 过 多次 循 环 ， 直 至 计 人 弹
涛， 周建辉 ， 吴
炜
将 该单 元 的势 能对 其 节 点 位 移 ｇ 。 求 一 阶 极 值， 那 么可 得到 单元 的 刚度 状 态方程 ：
（ ２ ４ ｘ ２ ４ ）（ ２ × １ ）
首先 给 定轴 承长 度 五 、 内径 ｄ 、 载荷 Ｆ、 轴 颈外 径 Ｄ、 转速 ｎ 、 弹性 模 量 Ｅ、 泊 松 比 ， 以及 轴 承 的
性变 形后 得 到 的 水 膜 承 载 力 与轴 承 外 载 荷 Ｆ 相当， 完成 弹 流动压 润 滑求解 。
３ 计 算 结 果 与 分 析
水 润 滑艉 轴承 弹性 流体 动压 润滑 与流 体动压 润滑计 算 时 ， 设 定 轴 承 的正 上 方 为 ０ 。 ， 轴 旋 转 方
向为顺 时针 ， 轴 承 与轴颈 的接 触表 面绝 对光 滑 。
艉轴承弹性流体润滑（ 弹性 ） 与流体动压润滑 （ 刚 性） 的两种 计算 方法 对 比 。
（ ） ： 一 二 二 ｆ ｐ （ ｓ ） ｌ ｎ （ — ｓ ） ２ ｄ ｓ ＋ Ｃ（ ５ ）
ａ ３ 等 ） ＋ （ 孚 ） ０ ３ ） ＝ ３ 嚣（ ３ ）