船用推力軸承潤(rùn)滑油膜靜動(dòng)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(rùn)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(duì)艦船推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)研究中，將推進(jìn)軸系的縱向振動(dòng)等同于桿的縱向振動(dòng)，忽略了推進(jìn)軸系的轉(zhuǎn)子特征，缺乏對(duì)推力軸承潤(rùn)滑油膜軸向動(dòng)特性的定量研究。軸承內(nèi)部推力環(huán)和推力瓦之間的動(dòng)壓潤(rùn)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(dòng)推力激勵(lì)下發(fā)生縱向振動(dòng)時(shí)，推力環(huán)在其平衡位置前后擠壓潤(rùn)滑油膜，使?jié)櫥湍?nèi)產(chǎn)生壓力

2、脈動(dòng)，進(jìn)而表現(xiàn)出動(dòng)特性。顯然，在推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)過程中，潤(rùn)滑油膜的動(dòng)特性是客觀存在的。這種動(dòng)特性因推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)而產(chǎn)生，必然反作用于推進(jìn)軸系，對(duì)其縱向振動(dòng)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(dòng)分析需借助于桿縱向振動(dòng)的基本理論，但必須將潤(rùn)滑油膜動(dòng)特性反映在動(dòng)力學(xué)模型中。在認(rèn)識(shí)到潤(rùn)滑油膜影響推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)特性的客觀性后，要具體說明其影響程度。具體回到這個(gè)問題，必須對(duì)潤(rùn)滑油膜動(dòng)特性進(jìn)行定量研究，將計(jì)算結(jié)果作為推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)分

3、析模型的數(shù)據(jù)輸入，通過比較有無潤(rùn)滑油膜動(dòng)特性的計(jì)算結(jié)果確定潤(rùn)滑油膜的影響。通過潤(rùn)滑油膜動(dòng)特性架起轉(zhuǎn)動(dòng)與縱向振動(dòng)的連接“橋梁”，進(jìn)而可以解釋推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化的動(dòng)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(duì)推力軸承推力環(huán)與推力板之間的潤(rùn)滑油膜靜動(dòng)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(duì)國(guó)內(nèi)外軸系縱向振動(dòng)控制研究和可傾瓦推力軸承潤(rùn)滑油膜靜動(dòng)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(dòng)壓潤(rùn)滑理論模型，然后分別從潤(rùn)滑油膜運(yùn)動(dòng)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(jí)數(shù)展開法建立油膜的動(dòng)特性分析模型。
　　第三章對(duì)油膜靜動(dòng)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(duì)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(jì)算的理論基礎(chǔ)。
　　第四章利用嵌套式二分以實(shí)

5、際推力軸承潤(rùn)滑油膜的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計(jì)算，和軸系振動(dòng)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行比較，從趨勢(shì)上驗(yàn)證了數(shù)值算法的正確性，并分析了載荷與轉(zhuǎn)速在獨(dú)立和不獨(dú)立情況下油膜動(dòng)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(duì)比驗(yàn)證數(shù)值算法的準(zhǔn)確性。最后編制可傾瓦推力軸承潤(rùn)滑油膜靜動(dòng)特性計(jì)算軟件，從理論上可以計(jì)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(rùn)滑油膜的靜動(dòng)特性。
　　第五章研究主推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)特性和縱向振動(dòng)