船舶尾轴承倾角及磨损对水膜压力影响分析

针对船舶尾部水润滑轴承发生快速磨损的问题,该文研究了船舶尾轴承倾角和磨损的存在对其水膜压力分布的影响。首先根据DUFRANE提出的轴承磨损厚度经验公式计算倾角存在时的水膜厚度分布,并将其引入Reynolds方程中求解水膜压力的计算。结果表明:倾角与磨损的存在会改变水膜分布,特别是磨损的存在使水膜压力入口段变短,承压区域变窄。在相同负荷条件下,最大水膜压力会随着倾角增加连续缓慢增大,而随着磨损增加则先缓慢增大、后快速增大;当倾角与磨损增加到规范最大允许值的一半时,最大水膜压力增加7倍,并且水膜最大压力位置向着偏心距较小、磨损较大的端面偏移,由此预示已磨损端的磨损速率将进一步增加。

船舶尾轴承倾斜计算分析研究

为改善船舶尾轴承受力状况,应用有限元方法建立船舶尾轴承与尾轴接触模型,对其进行计算分析,研究降低轴承峰值压力的措施。计算结果表明,改善压力分布可采用倾斜尾轴承方式,轴承倾角大小应以尾轴弹性变形曲线为依据。倾角太小起不到增加尾轴承接触面积和降低峰值压力的目的;倾角过大可能导致尾轴承前端与尾轴接触,轴承尾端出现腾空现象。

船舶新型水润滑磁液双浮尾轴承承载能力仿真研究

为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。

神经网络和证据理论融合的尾轴承磨损故障诊断

为克服铁谱、光谱、理化和颗粒计数等4种油液检测分析方法在船舶尾轴承磨损故障诊断中存在的准确性偏差等问题,提出运用神经网络和D-S证据理论对尾轴承磨损故障进行融合诊断。依据各分析方法的标准磨损界限值,将各检测原始数据预处理转换为布尔值,运用神经网络算法获取每种检测方法的故障域单项诊断结果。利用D-S证据理论融合各单项故障诊断结果,以获得更为准确的诊断结果,并通过具体的案例验证方法的准确性。

计入多因素作用的船舶轴承负荷研究

轴系运行环境和工况的多变性、复杂性致使尾轴承负荷存在不确定性。运用随机理论,建立了计入多因素作用的船舶轴承负荷不确定性计算模型,形成了多因素作用下的船舶轴承负荷不确定性计算方法,并通过算例验证了理论模型的正确性。以某大型集装箱船为例研究了船体变形、螺旋桨水动力垂向力、轴承磨损三因素作用下尾轴承负荷的变化规律,对船舶尾轴承计算方法提出了建设性的意见和建议。

转速对油膜刚度与螺旋桨轴振动影响研究

通过数值方法研究轴的转速、油膜刚度对螺旋桨轴振动的影响关系,由计算结果得到如下结论:随着螺旋桨轴的转速增加,轴承的油膜动态刚度降低,螺旋桨轴的振动频率降低,且在低速区这种影响关系更为明显。