【摘要】：航運(yùn)業(yè)的發(fā)展使得船舶在交通運(yùn)輸中地位凸顯,船舶推進(jìn)系統(tǒng)作為船舶航行的動(dòng)力系統(tǒng),其穩(wěn)定性成為行業(yè)關(guān)注的對(duì)象。目前,研究人員多集中在船舶軸系校中、軸系振動(dòng)等影響的研究,相對(duì)船舶大型化發(fā)展,越來越多的實(shí)際工程問題越來越復(fù)雜化。研究船舶軸系軸承的問題通常要結(jié)合轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論,但大型船舶屬于低速轉(zhuǎn)子系統(tǒng),與轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容并不完全符合,所以結(jié)合船舶軸系研究?jī)?nèi)容并引入轉(zhuǎn)子理論知識(shí),研究船舶軸系軸承的動(dòng)力學(xué)特性。本論文以船舶軸系軸承為研究對(duì)象,通過對(duì)船舶軸承—油膜的動(dòng)力學(xué)耦合研究方法,進(jìn)行船舶軸系軸承的油膜力、油膜特性系數(shù)以及軸系-油膜-軸承系統(tǒng)的模態(tài)分析。首先從理論上推導(dǎo)軸系軸承動(dòng)力學(xué)的量綱關(guān)系,其次運(yùn)用MATLAB和ANSYS軟件對(duì)所涉及的理論進(jìn)行仿真分析,最終通過試驗(yàn)臺(tái)架的實(shí)驗(yàn)分析對(duì)其理論驗(yàn)證。為船舶動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行及故障診斷方法提供理論支持。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.根據(jù)徑向滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑機(jī)理,對(duì)根據(jù)二維Reynolds方程求解,得出分析油膜力的解析公式。并介紹五點(diǎn)差分原理并對(duì)Reynolds方程編程的基本原理及思想。分析船舶軸承-油膜-軸承動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)解析解的數(shù)學(xué)模型,并討論船舶軸承幾何參數(shù)對(duì)軸承動(dòng)力學(xué)系數(shù)的相關(guān)性。2.船舶軸承-油膜-軸承系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)子理論范疇,因此應(yīng)用轉(zhuǎn)子模態(tài)的分析理論,對(duì)多支撐的理論進(jìn)行探討。首先分析單轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)學(xué)剛度支撐方程,加入油膜力的影響拓展到多支撐轉(zhuǎn)子模態(tài)分析。轉(zhuǎn)子模態(tài)分析是對(duì)船舶軸系穩(wěn)定性分析的關(guān)鍵,因此在模態(tài)理論基礎(chǔ)上分析模態(tài)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和信號(hào)處理原理。3.針對(duì)船舶軸承-油膜-軸承系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性的影響分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室某船型的試驗(yàn)臺(tái)架,利用MATLAB進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)架的數(shù)值仿真模擬,分析不同艉軸承的設(shè)計(jì)間隙的船舶軸系-油膜-軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),同時(shí)采用ANSYS workbench進(jìn)行模態(tài)仿真。進(jìn)一步驗(yàn)證理論,設(shè)計(jì)模態(tài)振動(dòng)試驗(yàn),進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)架的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)分析。
【圖文】：

第二章 船舶軸系軸承油膜動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論舶軸系軸承多是徑向滑動(dòng)軸承，結(jié)合潤(rùn)滑機(jī)理理論，研究徑向滑動(dòng)軸承olds 方程開始，對(duì)船舶軸系軸承的研究則以求解 Reynolds 為目標(biāo)。船舶會(huì)影響軸承油膜壓力、油膜力、特性參數(shù)的變化影響。船舶軸系軸承的滑機(jī)理實(shí)分析基礎(chǔ)，采用有限長(zhǎng)軸承的二維 Reynolds 方程，分析邊界求解方程的基礎(chǔ)上研究油膜特性的動(dòng)力學(xué)系數(shù)，提出艉軸承設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)動(dòng)力學(xué)特性影響的定性分析。動(dòng)軸承的工作原理型船舶軸系軸承要求沖擊載荷大使用周期較長(zhǎng)以及振動(dòng)噪聲的問題，因動(dòng)軸承。如圖 2-1 所示，徑向滑動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)包含軸承蓋、油杯座軸瓦和螺栓等，其中軸瓦又存在可傾瓦、橢圓軸瓦以及固定軸瓦，本文船舶軸系軸承屬于固定軸瓦的徑向滑動(dòng)軸承。在船舶主機(jī)開車狀態(tài)下軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑油通過進(jìn)油孔被軸頸帶入到軸承摩擦表面，隨度的增加，滑油就在軸承和軸頸兩摩擦面之間形成油膜將兩個(gè)摩擦面分

(a)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng) (b)滑動(dòng)軸承狀態(tài)圖 2-2 動(dòng)壓形成原理Figure 2.2 Principle of Dynamic Pressure Formation其該過程如圖 2-2((b)所示，設(shè)軸頸以角速度 旋轉(zhuǎn)，由于受外載荷 的作用，承中心 和軸頸中心 產(chǎn)生偏心，使得軸承和軸頸之間形成收斂楔和發(fā)散楔，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)潤(rùn)滑油從發(fā)散區(qū)域到收斂區(qū)域，沿軸頸旋轉(zhuǎn)方向的間隙由大變小，形成油楔使得潤(rùn)滑油內(nèi)產(chǎn)生壓力，形成油膜[87]。當(dāng)油膜壓力大于重力時(shí)，軸頸中心 和軸承心 的偏差變大。此時(shí)通過軸頸中心 建立 坐標(biāo)系。在軸承保持動(dòng)態(tài)平衡時(shí)可分析出力的關(guān)系。此外， 為油膜厚度，R 為軸承半徑， 為軸頸半徑，， 是從 長(zhǎng)線(偏位線)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)至油膜位置的角度。通常油膜間隙的均值等于船舶軸系承的設(shè)計(jì)間隙�？梢詮膹较蚧瑒�(dòng)軸承的動(dòng)壓原理可知，對(duì)于油膜特性的分析，即是Reynolds 方程求解方法的研究。2.2Reynolds 方程求解2.2.1 求解邊界的確定
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.21

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本文編號(hào)：2646001