發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 01:55

【摘要】：船舶艉軸承是船舶艉管推進(jìn)系統(tǒng)至關(guān)重要的一部分,作為動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)外交換的關(guān)鍵樞紐,螺旋槳的性能與艉軸承的潤滑特性有著密切的關(guān)系。所以設(shè)計(jì)研發(fā)新型結(jié)構(gòu)的船舶艉軸承,對(duì)提高軸系系統(tǒng)的傳動(dòng)效率,改善艉軸承潤滑效果,延長其疲勞壽命具有十分重要的意義。本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一種新型艉軸承-螺旋階梯腔動(dòng)靜壓軸承,首先對(duì)新型軸承進(jìn)行了流體特性分析,以確保結(jié)構(gòu)的可行性。其次,系統(tǒng)地分析了新型軸承的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其靜力學(xué)性能的影響;再之,對(duì)新型軸承進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,探究其振動(dòng)特性。最后,運(yùn)用正交試驗(yàn)法與控制變量法相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,建立艉軸與軸承裝配模型,對(duì)其進(jìn)行非線性接觸分析,并進(jìn)行極差分析得到各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能的靈敏度分布。1)建立螺旋階梯腔動(dòng)靜壓軸承與傳統(tǒng)型動(dòng)靜壓軸承三維模型,并導(dǎo)入ANSYS Workbench抽取流體域,在ICEM中劃分六面體網(wǎng)格,運(yùn)用Fluent對(duì)其進(jìn)行流體仿真,對(duì)比分析二者在承載性能上的差別。之后對(duì)新型軸承進(jìn)行了流固耦合分析,以探究水膜壓力對(duì)橡膠內(nèi)襯力學(xué)性能的影響。2)綜合考慮了新型軸承腔長、腔數(shù)、螺旋角、深淺腔比例、進(jìn)/出水孔直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù),運(yùn)用ANSYS Workbench對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)分析,初步探究了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其應(yīng)力、應(yīng)變、位移等的影響規(guī)律。3)針對(duì)螺旋槳在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生沖擊載荷這一情況,運(yùn)用ANSYS Workbench對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,深入研究了軸承各振型的變化規(guī)律,并且探究了在各特征頻率下軸承應(yīng)力和位移的響應(yīng)關(guān)系,為避免發(fā)生共振現(xiàn)象提供理論指導(dǎo)。4)針對(duì)螺旋槳在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生“邊緣效應(yīng)”這一情況,綜合考慮了軸承各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的交互作用和橡膠材料的非線性,運(yùn)用正交試驗(yàn)法和控制變量法建立艉軸與軸承的裝配模型,對(duì)其進(jìn)行接觸分析�；诮佑|分析的結(jié)果,對(duì)其進(jìn)行極差分析,得到各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能的影響規(guī)律,并探究了其他單一因素對(duì)軸承接觸性能的影響,為提高軸承的力學(xué)性能和改善艉軸承接觸區(qū)的實(shí)際工作狀況,提供有效的借鑒。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661
【圖文】：

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文重要的作用。船舶艉軸承屬于滑動(dòng)軸承的一種，主要運(yùn)用在艦船螺旋槳尾端起到潤滑以及承載的作用。傳統(tǒng)意義上的滑動(dòng)軸承材料大多采用巴氏合金、鑄錫青銅、稀有金屬等減摩耐磨性能較好的貴重金屬[2]，而且大多采用各種類型的礦物油作為潤滑介質(zhì)。非金屬材料的滑動(dòng)軸承大多采用耐磨耐腐蝕性能較好的工業(yè)塑料和橡膠制作而成。二者在承載性能上各有優(yōu)勢(shì)，但是作為滑動(dòng)軸承，摩擦副在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不可避免地造成振動(dòng)沖擊、摩擦磨損、振動(dòng)噪聲、對(duì)中性差等一系列問題。尤其是船舶艉軸承，在啟停過程中，往往處于干摩擦或者混合潤滑狀態(tài)，造成襯套粘著磨損，甚至產(chǎn)生燒蝕現(xiàn)象，造成艉軸承壽命減少。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)一種高性能的承載型艉軸承成為了現(xiàn)在航海事業(yè)迫在眉睫的問題。

鍵結(jié)構(gòu)部件[12]，其性能在很大程度上決定了螺旋槳的性能。因此，有必要對(duì)艉軸承的振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行探究，縮短艉軸承的研發(fā)周期，為國家的軍事發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在軸承材料、潤滑機(jī)理以及求解算法等方面，水潤滑動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步[13-16]，而對(duì)于新型水潤滑動(dòng)靜壓艉軸承的型腔結(jié)構(gòu)研究卻鮮有人涉及，因此設(shè)計(jì)開發(fā)新型型腔結(jié)構(gòu)對(duì)于工程實(shí)際具有重要的意義，同時(shí)也將是艉軸承未來探索發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。故本文以水潤滑螺旋階梯腔艉軸承為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元法，基于有限元軟件 ANSYS 平臺(tái)，對(duì)新型水潤滑型腔結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等進(jìn)行全面的分析，對(duì)艉軸承的設(shè)計(jì)開發(fā)提供依據(jù)，為促進(jìn)新型型腔結(jié)構(gòu)在工業(yè)上的實(shí)際應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。1.2 船舶艉軸承的研究進(jìn)展1.2.1 船舶艉軸承簡介

承由橡膠內(nèi)襯和外圈鋼套構(gòu)成。在橡膠內(nèi)襯的內(nèi)部，分別開設(shè)淺腔腔體，且在深腔的中部，開設(shè)有進(jìn)水孔，以便供水裝置注為減少計(jì)算量，對(duì)艉軸承幾何模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕瑘D 2.1 為艉圖，表 2.1 為艉軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2765146