水润滑橡胶轴承双向热-流-固耦合润滑特性分析

以船用水润滑橡胶轴承为研究对象,基于有限元法和有限体积法,建立水润滑橡胶轴承双向热-流-固耦合模型,研究润滑介质温度和轴颈转速对橡胶衬层变形、水膜压力分布以及承载力的影响。研究结果表明:当进水温度升高时,水的黏度降低,水膜压力减小,橡胶衬层的变形量减小,承载能力降低;而转速增大时,流体动压效果明显,水膜压力增大,衬层变形量增大,承载能力提高;转速越低时,进水温度对承载的影响越小。     

内衬厚度对水润滑橡胶艉轴承摩擦性能的影响

基于流固耦合的基本理论,考虑橡胶衬层弹性变形因素,构建出水润滑艉轴承橡胶内衬有限元模型,利用MATLAB软件数值分析橡胶内衬厚度对水膜厚度和水膜压力的分布状况及摩擦性能的影响规律,并在SSB-100型艉轴承试验机上进行试验验证。研究结果表明:在相同的工况下,随着内衬厚度的增加,橡胶衬层弹性变形增大,水膜厚度增大,水膜压力减小;相应地,流体润滑效果越好,摩擦因数越小;在相同厚度下,随着转速的增大,摩擦因数先减小后趋于平稳。试验结果验证了仿真分析的正确性。     

波箔型径向气体轴承静态特性分析

建立考虑气体可压缩性和箔片变形的波箔型轴承气膜厚度模型,采用有限差分和松驰迭代法耦合求解Reyn olds方程和气膜厚度方程,得到波箔型轴承气膜厚度和气膜压力分布,并分析波箔型动压径向气体轴承结构参数和运行参数对其静态性能的影响.结果表明:波箔型轴承数值分析结果与相关文献试验数据相符度较好,证明该模型的科学性与精确性;对比箔片轴承和传统刚性表面轴承气膜压力和气膜厚度的分布特点,表明箔片轴承具有更高的承载能力;随着偏心率、转速的增大,箔片轴承承载能力增大,偏位角减小;随着转速增大,气膜压力提高,箔片变形增大,最小气膜厚度增大.     

水润滑橡胶轴承的弹流润滑分析

本对水润滑橡胶套筒轴承进行了弹流润滑分析。橡胶衬层多沟槽机理的几何结构由有限元软件MARC产生．以近似不可压缩的线弹性体为力学模型,应用MARC产生了橡胶衬层的柔度矩阵,流体润滑方程采用的是紊流雷诺方程。计算了水润滑模胶轴承的水膜压力分布、厚度分布和承载能力,揭示的变形特征和实验结果相一致。     

平面板条式水润滑橡胶合金轴承润滑性能数值分析

借助MATLAB曲线拟合功能,将实验测得橡胶合金材料的邵氏硬度转变为弹性模量。并利用ADINA流固耦合求解器对平面板条式水润滑橡胶合金轴承在中低速条件下的润滑性能进行2D数值仿真,得到水膜的压力分布、速度分布、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。     

几种不同衬层材料水润滑轴承的润滑特性分析

以船舶水润滑轴承为研究对象,建立水润滑轴承双向流固耦合模型,采用有限元法研究偏心率为0. 6时,赛龙、飞龙、丁腈橡胶和超高分子聚乙烯4种不同衬层材料水润滑轴承的润滑特性。研究结果表明:转速一定时,4种衬层材料沿轴向和周向的衬层变形分布较为一致,其中丁腈橡胶衬层的变形最大; 4种衬层材料沿轴向和周向的压力分布趋势也较为一致,最大的压力值均出现在210°～270°之间,同时在270°～30°之间水膜压力波动较大。4种衬层材料的摩擦因数均随转速的增大呈现先增大后减小的趋势,其中丁腈橡胶的摩擦因数最大,超高分子聚乙烯的摩擦因数最小。     

UHMWPE复合材料水润滑轴承润滑状态转变性能研究

水润滑轴承润滑介质的黏度较低,轴承动压润滑难以形成。研究水润滑轴承润滑状态转变特性,可为水润滑复合材料轴承的设计和优化提供依据。建立水润滑轴承流固耦合计算模型,研究轴承承载力、水膜压力、轴承变形量随工况的变化关系,提出水膜厚度测试方法,研究轴承摩擦因数、水膜厚度随转速、负载的变化规律。研究结果表明:随偏心率和转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量均逐渐增大;随转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量的增幅逐渐减小。试验发现随着负载增大,改性UHMWPE轴承从混合润滑向动压润滑转变的膜厚比逐渐减小。     

考虑粗糙度的船舶水润滑高分子轴承弹流润滑性能研究

为了揭示表面粗糙度对船舶水润滑高分子材料轴承润滑性能的影响规律,开展水润滑轴承弹流混合润滑理论研究;建立考虑内衬材料粗糙度和弹性变形的水润滑轴承混合润滑模型,并对模型进行仿真验证;分析内衬粗糙峰对水膜厚度、水膜压力分布和承载能力的影响规律。研究结果表明：在转速增大的过程中,内衬粗糙度的增大会减缓水膜厚度的增幅比,使轴承需要更高的转速来进入流体动压润滑状态;减小轴承内衬粗糙度能有效降低轴承起飞转速,加快轴承由混合润滑转变为流体动压润滑的过程,减小轴承与轴颈的局部接触,降低轴承异常振动噪声发生的可能性。研究结果揭示了内衬粗糙度变化对轴承润滑特性的影响机制,为水润滑轴承的优化设计提供理论参考。     

温度变化对新型混合槽水润滑橡胶轴承润滑特性的影响

为研究新型混合槽水润滑橡胶轴承的润滑特性,采用有限元法建立了橡胶轴承的热流固耦合模型,在考虑不同进水温度和不同转速的条件下,分析了混合槽橡胶轴承与带有T形、V形沟槽的橡胶轴承在衬层变形、水膜压力、流场速度等方面的差异。结果表明:混合槽橡胶轴承能较好地适应水温的变化,解决了T形、V形沟槽橡胶轴承存在的衬层变形大、水膜压力较低的问题,并改善了单一槽型轴承承压区压力峰值急剧变化的问题;随着进水温度的升高,衬层变形量和水膜压力均减小,承载力下降,而且较高转速下承载力的下降趋势比低转速下更为明显;随着进水水温的升高,水的黏性系数持续降低,橡胶轴承的润滑状态变差,轴承润滑状态由混合润滑和弹流润滑状态过渡到完全混合润滑状态。     

橡胶合金螺旋槽水润滑轴承流体域仿真分析

对水润滑轴承内部由于凹槽不同而形成的不同形貌动压流体域进行数值分析。借助ANSYS建模模块的流体自动生成技术,建立不同偏心条件下稳态动压流体域;利用ANSYS CFX专业流体分析软件,对直槽和螺旋槽水润滑轴承动压流体域进行稳态数值仿真,得出偏心率、转速、水膜形貌对流场动压效果的影响;对流体内所产生的漩涡的流速和压力进行理论分析和仿真分析验证,得到不同形貌水槽内部的漩涡强度。结果表明:动压流体域流场压力会随着转速、偏心率的增加而增加,承载力也随之增加;动压流体域内部由于形貌的改变,动压效应不同,沟槽对流体域的影响较为明显,直槽的流体域承载能力较大,螺旋槽的局部压力较大;在沟槽内部出现明显的漩涡效应,有利于泥沙等杂质的流出,螺旋槽的涡流效应要明显高于直槽,对排污更有效。     

浅析滚动轴承在磨机主轴承中的应用

针对工业中使用较多的磨杌主轴承，介绍了磨机主轴承的分类，并进行比较，重点介绍采用滚动主轴承的特点、应用成果及设计要点。指出滚动轴承代替滑动轴承是一大进步，有广阔的发展空间。     

同时承担径向力和轴向力的轴承结构的改进

分析了圆锥滚子轴承的缺点，设计了一种可代替圆锥滚子轴承的新型轴承一径向推力组合轴承。该轴承已获得国家专利。     

双层滚动轴承热学特性研究

磁悬浮轴承系统通常采用滚动轴承作为保护轴承。基于传热学、滚动轴承摩擦学以及转子动力学等理论,建立一种用两个滚动轴承组成的双层保护轴承(Double-decker auxiliary bearing,DDAB)的热学模型,通过建立热传递方程,计算轴承的摩擦热和温度分布,研究DDAB的热学特性。研究内容如下:建立双层滚动轴承(Double-decker rolling bearing,DDRB)的热传递模型,推导热传递阻抗和热传递方程,计算DDRB在普通运转条件下达到热平衡时的温度分布;研究不同结构、载荷、转速、润滑剂粘度、材料属性等参数对轴承温升的影响,并对比其与普通轴承在相同工况下的热学特性;建立试验台,实际测量轴承的温升,研究不同结构形式和润滑参数条件对于轴承热学特性的影响,探讨可以降低发热的主要措施。研究结果表明:DDRB的径向载荷和内圈转速直接影响轴承摩擦力矩的大小进而影响轴承的发热,在相同工况下DDRB比普通滚动轴承的内圈温升要小5%～20%,外圈温升要小10%～30%;结构、润滑剂粘度、材料的热学性能对轴承内外圈温度分布影响较大,润滑剂的填装量在轴承空间的1/3,采用Z形结构、铝制中圈、陶瓷滚动体等...     

船用艉轴承支承承载特性研究

船用水润滑艉轴承衬层的选材十分苛刻，它对轴承实现增载减阻，低噪耐磨的优秀特征起着决定性作用。艉轴承支承承载特性的机制研究异常关键。针对这一方向，开展关于轴承结构对承载力影响的理论分析研究；构建实船用艉轴承动力学模型，分析衬套、下轴瓦和橡胶的结构参数变化规律；讨论橡胶层预留间隙大小对载荷-变形关系的影响，探明接触方式对衬套、下轴瓦和橡胶结构参数的影响作用。研究结果表明：随着橡胶厚度的增加，衬层变形逐渐降低；厚度对变形的影响最大，与顶部挡边距离次之，侧边距离影响最小。研究为水润滑艉轴承的使用和设计提供了工程指导价值。     

Marine Propeller Shaft Bearings under Low-Speed Conditions: Water vs. Oil Lubrication

Abstract

The bearings used in shipbuilding, hydropower, and water pumps have undergone a metamorphosis in recent decades. Due to environmental regulations, lubrication with grease or mineral oil is prohibited. Thus, the standard solutions include water-lubricated bearings with polymer bushings or sealed systems lubricated with oil. When properly designed, assembled, and operated, bearings can operate reliably for years. However, specific operating conditions, such as a low rotational speed of the shaft, may result in intensive wear and premature failure. In this study, four sliding bearings approved for use in shipbuilding were experimentally tested. The test results showed that the choice of the bearing type has a key effect on friction during low-speed operation. Some of the tested bearings had significant static friction with intense slip–stick phenomena; they should not be used in applications requiring low-speed operation.     

镶边型翻边轴瓦制造工艺技术探析

本文介绍了翻边轴瓦的结构形式,简单介绍了镶边型翻边轴瓦的工艺流程,对镶边型翻边轴瓦的制造工艺技术进行了分析探讨并提出一些关键环节的注意事项以供参考和借鉴。     

弹支瓦阶梯推力轴承动特性研究

本文研究了作者提出的弹支瓦阶梯推力轴承的动特性及系统阻尼特性。本文及［１］的研究表明这种新型轴承不仅具有良好的承载特性，并且具有良好的动特性及系统阻尼特性．     

大功率发动机轴瓦失效研究

发动机轴瓦也称滑动轴承,主要功能为支撑及传递轴系转动。随着现在柴油机的强化指标越来越高,发动机的爆发压力已经达到了20MPa以上,曲轴传递给轴瓦的压力也随之增高,一旦润滑条件不充分,导致轴瓦与曲轴轴径之间发生金属硬接触,导致轴瓦磨损,甚至摩擦的高温导致轴瓦烧瓦、抱瓦失效。轴瓦的失效往往对发动机破坏性极大,容易导致曲轴的断裂失效,所以发动机轴瓦对发动机的正常运行极其重要,我们针对大功率发动机的轴瓦失效的问题进行了全面的失效原因分析,并根据分析结果提出了整改措施,很好的解决了轴瓦失效的问题。     

微型轴连轴承组件的设计分析

对某种微型轴连轴承组件的结构进行了设计与分析,给出了轴承组件关键参数的计算公式,并通过试验验证了轴连轴承的性能,结果表明,轴连轴承的性能优于普通组配角接触球轴承,较大幅度地提高了装机合格率,提高了电动机的旋转精度、寿命及可靠性。     

磁悬浮轴承研究综述

旋转机械正在朝高转速、高精度和高柔性等多方向发展,这在很大程度上得益于轴承技术的不断改进。磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无需润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,近20年来已在许多工业部门得到广泛应用。针对该领域近年来的研究成果及发展动向进行了全面的综述。