多沟槽水润滑橡胶轴承水膜压力的无线测试方法

为了得到多沟槽水润滑橡胶轴承水膜压力的全息(周向和轴向)分布,针对目前滑动轴承润滑膜压力测试方法的不足,提出了一种水润滑轴承水膜压力的无线测试方法。该方法采用在转轴上及轴肩的不同位置打孔(即径向导流孔和轴向导流孔,它们之间相互贯通,水膜压力通过各导流孔传递),将压力传感器安装在轴肩轴向导流孔处、无线采集发射装置安装在轴尾端的设计方案,从而避免了对轴承工作面润滑状态的破坏,获得了相应轴承截面上整周水膜压力的连续分布,且便于传感器的安装和调试。与传统测试方法相比,由于该方法采集到的水膜压力数据是利用数字信号进行无线传输的,因此具有无需复杂布线、易操作、测试精度高等优点,并可用于对其他滑动轴承润滑膜压力的测试。

矩形沟槽结构参数对水润滑轴承润滑性能的影响

为了研究矩形沟槽结构参数对水润滑轴承弹流润滑性能的影响,建立水润滑轴承流固耦合(FSI)分析模型,采用有限元法,通过比对轴承周向水膜压力、最大水膜压力、摩擦系数、承载力、偏位角和轴承最大径向变形等参数,阐述了矩形沟槽结构参数对轴承润滑性能的变化规律。结果表明,沟槽宽度或深度越大的轴承,其承载性能越差。通过合理调整沟槽的宽深比,可以有效地改善轴承的润滑状态。在相同流水槽总断面积下,沟槽宽深比过大或过小均不是轴承弹流润滑的最好状态,沟槽宽度对轴承承载性能的影响要高于沟槽深度对轴承的影响。

沟槽结构对水润滑轴承润滑特性影响机制

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制,采用有限元法,通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析,从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响,得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓,并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明:沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积,沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。

多沟槽水润滑橡胶合金轴承润滑特性研究

建立了考虑多沟槽润滑结构和实际工况边界条件的水润滑橡胶合金轴承弹流润滑数学模型,数值计算了有无沟槽以及沟槽半径对润滑性能的影响.计算结果表明:沟槽对水润滑橡胶合金轴承润滑性能影响显著,即在沟槽处膜厚较大,压力较低,而在承载区膜厚较小,压力较高,周向方向上压力分布不连续,并且在最小膜厚处轴向方向的入口和出口附近出现了两个压力峰值;水膜压力和最小膜厚均随沟槽半径的增大而减小;承载能力随偏心率增大而增大,随沟槽半径和过渡圆弧半径的增大而减小;摩擦系数随转速增大而略有增大,随沟槽半径的增大显著增加.

含沟槽结构的水润滑橡胶轴承三维弹流润滑分析

综合考虑水润滑橡胶合金轴承橡胶弹性变形以及其多曲面、多纵向凹槽的几何结构,利用有限元ANSYS CFX软件进行含沟槽结构的水润滑橡胶合金轴承三维弹流润滑数值仿真,研究不同偏心率、转速对水润滑橡胶合金轴承的水膜压力分布、水膜厚度分布、承载能力以及摩擦系数的影响,研究结果表明橡胶弹性变形及多曲面、多纵向凹槽的几何结构对轴承润滑特性影响显著.

八沟槽水润滑橡胶轴承多参数流固耦合分析

针对某潜艇螺旋桨附近的八沟槽水润滑橡胶轴承沟槽多、橡胶易变形及轴承润滑状态复杂等特点,基于双向流固耦合方法(考虑气穴现象),应用ANSYS软件对凹面及平面轴承进行建模与仿真分析,研究其润滑特性,并进行试验验证。结果表明:凹面轴承承载力优于平面轴承,处于混合润滑状态;平面轴承更易与轴接触,处于边界润滑状态。与刚性轴承相比,橡胶轴承水膜压力变化幅度小,水膜厚度大。

橡胶材料在水润滑轴承中的应用现状及展望

分析橡胶材料在水润滑轴承中的作用机理,介绍天然橡胶、丁腈橡胶、橡胶合金材料和聚氨酯在水润滑轴承中的应用现状,指出对橡胶材料的研究是开发高性能水润滑轴承的重要方向,振动和噪声是水润滑轴承亟需解决的关键问题,今后还需对橡胶材料的亲水性、耐磨性、界面活化技术和制造工艺等进行深入研究。

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。

橡胶层厚度和硬度对水润滑整体式轴承摩擦因数的影响

以自然水为润滑介质,用MPV-20B型摩擦磨损试验机分别研究了不同橡胶层厚度和硬度的水润滑整体式轴承的摩擦因数,得到了它的变化规律并对作用机理进行了分析。结果表明:橡胶层厚度增大,摩擦因数有减小的趋势;橡胶层硬度增大,摩擦因数有增大的趋势。

微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性影响的研究

建立了计入轴承内表面微沟槽形貌的水润滑轴承混合润滑(Mixed-EHDL)数值计算模型,着重研究了不同运行工况下,半椭圆形、矩形、等腰三角形、左三角形、右三角形等多种微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性的影响.研究表明:在所有微沟槽形貌中,混合润滑性能与承载性能优劣排序依次为右三角形、等腰三角形、左三角形、半椭圆形、矩形;在弹流润滑阶段,微沟槽形貌对水润滑轴承摩擦系数几乎无影响,而在混合润滑阶段,不同微沟槽形貌下接触载荷以及摩擦系数之间的差异随转速的增加呈现出先增大后减小最后趋于统一的规律性;在承载区,由于沟槽内水膜增压能力以及抽吸作用的不同引起了水润滑轴承混合润滑性能的差异,其中右三角形表现最优,而矩形最差.

橡胶衬层硬度和厚度对水润滑轴承系统跳动量的影响

根据舰船推进装置对水润滑轴承系统的运行精度要求,通过建立水润滑橡胶轴承系统有限元接触模型,研究不同橡胶硬度、厚度对直槽和螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量的影响规律,提出水润滑轴承系统跳动量控制方法。研究结果表明,水润滑橡胶轴承系统跳动量随橡胶硬度增大而减小,随橡胶厚度增大而增大。当橡胶硬度在85～95Shore A时,轴承系统主轴跳动量较小。在保证沟槽尺寸的前提下,尽量设计成较薄的橡胶厚度。相比直槽结构,螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量更小。因此,科学合理地设计水润滑橡胶轴承橡胶衬层材料硬度和几何结构,能显著减小轴承系统的跳动量,提高运行精度。

水润滑橡胶轴承的摩擦磨损特性及机理研究

以含沙量不同的自来水为润滑介质 ,用MPV - 2 0 0型摩擦磨损试验机分别研究了载荷、速度、运行时间等对水润滑橡胶轴承的摩擦系数和磨损率的影响 ,得出橡胶轴承在不同水质 ,不同工况下的摩擦学特性 ,并对作用机理进行了系统的分析 。

水润滑橡胶轴承摩擦特性的实验研究

通过测试水润滑橡胶轴承的摩擦力矩,定量分析平面型水润滑橡胶轴承摩擦特性与主轴转速、轴承比压以及回旋振动载荷之间的关系,并建立相应的摩擦因数模型,为准确预测系统在轴承摩擦激励下的振动响应特性提供重要支撑。结果表明,橡胶轴承摩擦因数随着主轴转速升高而减小;相对于磨合初期,充分磨合后的橡胶轴承摩擦因数对主轴转速变化更加敏感;相对于磨合初期,轴承比压对充分磨合后橡胶轴承摩擦特性的影响较小;回旋振动载荷对橡胶轴承摩擦因数的影响主要体现在主轴中速段。

水润滑橡胶尾轴承模态影响因素分析

水润滑橡胶尾轴承由于其减振降噪的优良特性,在舰船中的应用越来越广泛,研究水润滑橡胶尾轴承的动态特性对其工作可靠性具有重要意义。采用有限元计算软件ANSYS对水润滑橡胶尾轴承及其内衬、衬套进行有限元模态分析,研究各种结构形式、不同材料属性对水润滑橡胶尾轴承动态特性的影响规律及其水平。研究表明,水润滑橡胶尾轴承各阶固有频率分布比较集中,其低阶模态主要受到内衬结构及其材料属性的影响,高阶模态主要受到衬套结构及其材料属性的影响。

水润滑橡胶轴承摩擦噪声特性分析及试验研究

水润滑橡胶轴承在舰船推进装置领域应用广泛,但其摩擦噪声问题对舰船的正常使用造成影响.为掌握水润滑橡胶轴承摩擦噪声特性及产生规律,分析了摩擦噪声的时频特征,针对水润滑橡胶轴承工作特点与外部环境条件等因素对摩擦噪声的影响开展试验,研究了水润滑橡胶轴承摩擦噪声产生的规律.结果表明,水润滑橡胶轴承摩擦噪声出现时振动明显增大,且频谱呈现出振动主频及其谐频的成分;轴转速较低时,轴承更易产生强烈的摩擦噪声,且轴承载荷越大,出现摩擦噪声的转速越高,摩擦振动与噪声频率也越高;冷却水温度与轴承安装状态等因素对摩擦噪声亦有较大影响.

结构参数对水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声的影响分析

为了研究水润滑橡胶合金轴承结构参数对其低速重载工况下摩擦噪声的影响,使用复模态分析方法建立了水润滑橡胶合金轴承系统仿真模型,采用专业仿真软件分析了不同摩擦系数及结构参数条件下摩擦噪声产生的概率,进而研究结构参数对摩擦噪声的影响,进行了平板型和圆弧型结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声的对比实验。研究结果表明,水润滑橡胶合金轴承的水槽半径大小、摩擦面形状以及摩擦副的摩擦系数对水润滑橡胶合金轴承的摩擦噪声有较大影响,而水槽的形状对轴承摩擦噪声的影响不大。对一定结构尺寸的水润滑橡胶合金轴承,水槽半径为4mm、平面型摩擦面的结构可以大大减少轴承出现摩擦噪声的可能性,相关实验结果与计算结果是吻合的。

水润滑橡胶轴承振动噪声特性分析

应用ABAQUS有限元分析软件建立了水润滑轴承的振动噪声分析模型,获得了不同条件下橡胶轴承的失稳倾向,重点分析了橡胶材料的摩擦系数、弹性模量、密度和橡胶层厚度对水润滑橡胶轴承振动噪声的影响。研究结果表明摩擦系数越大,失稳倾向绝对值增大,产生摩擦噪声可能性增大;密度较小的橡胶材料失稳倾向的绝对值较小,有利于减小轴承系统的摩擦噪声;而减小橡胶层厚度也有利于减小摩擦噪声,为水润滑橡胶轴承材料选型和结构优化提供了参考和借鉴。

双雷诺边界条件下水润滑橡胶轴承的弹流润滑特性

引入双雷诺边界条件研究水润滑橡胶轴承的弹流润滑特性。采用"负压充零"算法实现双雷诺边界条件,比较双雷诺边界条件和雷诺边界条件下水膜压力分布、承载力及摩擦力等的差异。结果表明:双雷诺边界条件下水膜起始位置比雷诺边界条件提前,水膜区域范围扩大,起始边界为抛物线形而非直线;在水膜破裂区,2种边界条件下的压力分布情况相近;在破裂区以外的区域,双雷诺边界条件下的水膜压力比雷诺边界条件下的大;由于水膜起始区和破裂区的水膜压力部分抵消,双雷诺边界条件下的承载力与雷诺边界条件下的承载力相差不大;双雷诺边界条件下的偏位角大于雷诺边界条件下的偏位角,摩擦力大于雷诺边界条件下的摩擦力。

磨损情况下水润滑橡胶轴承润滑特性分析

考虑轴承磨损,基于有限差分法分析水膜厚度、压力分布、承载力、偏位角的变化情况。结果表明:磨损区域的水膜厚度增加,磨损使最大水膜压力大幅降低,水膜最大压力位置和破裂位置均延后,磨损情况下其承载力小于未磨损下的承载力,且轴颈运动路径发生变化,轴系的工作特性改变。

条形沟槽深度对船舶水润滑尾轴承材料摩擦性能的影响

为了研究条形沟槽深度对船舶水润滑尾轴承摩擦磨损性能的影响,在轴承试件表面分别添加0.5 mm、1.0 mm和1.5 mm 3种不同深度的条形沟槽,并加入1组不添加表面纹理的试件作为对比。使用CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机对材料进行测试,并结合表面形貌及磨损量比较分析其摩擦磨损性能。结果表明,条形沟槽可有效提高材料的摩擦磨损性能且沟槽深度对材料性能有着较大影响:转速较低时,较深的沟槽深度更能提升材料的摩擦磨损性能;转速较高时,较浅沟槽深度的材料具有更加优良的性能。