船用推力軸承潤滑油膜靜動特性分析方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、推進(jìn)軸系是典型的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)，由軸系轉(zhuǎn)子和軸承非轉(zhuǎn)子兩部分組成。轉(zhuǎn)子的重要特征是潤滑，這是與桿等非轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別所在。傳統(tǒng)對艦船推進(jìn)軸系縱向振動研究中，將推進(jìn)軸系的縱向振動等同于桿的縱向振動，忽略了推進(jìn)軸系的轉(zhuǎn)子特征，缺乏對推力軸承潤滑油膜軸向動特性的定量研究。軸承內(nèi)部推力環(huán)和推力瓦之間的動壓潤滑油膜起承載和傳遞螺旋槳推力的作用，當(dāng)推力環(huán)在螺旋槳脈動推力激勵下發(fā)生縱向振動時，推力環(huán)在其平衡位置前后擠壓潤滑油膜，使?jié)櫥湍?nèi)產(chǎn)生壓力

2、脈動，進(jìn)而表現(xiàn)出動特性。顯然，在推進(jìn)軸系縱向振動過程中，潤滑油膜的動特性是客觀存在的。這種動特性因推進(jìn)軸系縱向振動而產(chǎn)生，必然反作用于推進(jìn)軸系，對其縱向振動特性和力傳遞特性產(chǎn)生一定影響。盡管推力軸系縱向振動分析需借助于桿縱向振動的基本理論，但必須將潤滑油膜動特性反映在動力學(xué)模型中。在認(rèn)識到潤滑油膜影響推進(jìn)軸系縱向振動特性的客觀性后，要具體說明其影響程度。具體回到這個問題，必須對潤滑油膜動特性進(jìn)行定量研究，將計算結(jié)果作為推進(jìn)軸系縱向振動分

3、析模型的數(shù)據(jù)輸入，通過比較有無潤滑油膜動特性的計算結(jié)果確定潤滑油膜的影響。通過潤滑油膜動特性架起轉(zhuǎn)動與縱向振動的連接“橋梁”，進(jìn)而可以解釋推進(jìn)軸系縱向振動隨轉(zhuǎn)速變化的動頻特性，分析追蹤軸系縱振低頻線譜的產(chǎn)生的原因。本文對推力軸承推力環(huán)與推力板之間的潤滑油膜靜動態(tài)特性分析做了以下工作：
　　第一章梳理了本課題研究的背景和意義，對國內(nèi)外軸系縱向振動控制研究和可傾瓦推力軸承潤滑油膜靜動特性分析進(jìn)行了現(xiàn)狀調(diào)研。
　　第二章建立可傾瓦

4、推力軸承動壓潤滑理論模型，然后分別從潤滑油膜運動的雷諾方程、能量方程、膜厚方程等出發(fā)，建立油膜靜特性分析模型。在已知油膜靜特性的基礎(chǔ)上，通過泰勒級數(shù)展開法建立油膜的動特性分析模型。
　　第三章對油膜靜動態(tài)分析的各控制方程無量綱化，然后利用有限差分法和步進(jìn)法原理分別對雷諾方程和能量方程進(jìn)行離散。最后根據(jù)，在工作狀態(tài)下油膜承載力與外界載荷的平衡，可傾瓦的力矩平衡，提出嵌套式二分法數(shù)值計算的理論基礎(chǔ)。
　　第四章利用嵌套式二分以實

5、際推力軸承潤滑油膜的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計算，和軸系振動測試的結(jié)果進(jìn)行比較，從趨勢上驗證了數(shù)值算法的正確性，并分析了載荷與轉(zhuǎn)速在獨立和不獨立情況下油膜動特性系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速的不同變化規(guī)律；然后再根據(jù)相關(guān)學(xué)者利用有限元軟件得到的油膜靜特性結(jié)果，進(jìn)行對比驗證數(shù)值算法的準(zhǔn)確性。最后編制可傾瓦推力軸承潤滑油膜靜動特性計算軟件，從理論上可以計算不同推力軸承結(jié)構(gòu)尺寸，任意轉(zhuǎn)速和任意載荷下潤滑油膜的靜動特性。
　　第五章研究主推進(jìn)軸系縱向振動特性和縱向振動