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水润滑尾轴承橡胶板条表面织构摩擦学性能研究
| 论文题名： | 水润滑尾轴承橡胶板条表面织构摩擦学性能研究 |
| 关键词： | 水下航行器;水润滑尾轴承;橡胶板条;摩擦学性能 |
| 摘要： | 水润滑橡胶尾轴承是水下航行器轴系的重要装置，其橡胶性能的优劣直接影响到航行器的隐身性、安全性、可靠性。橡胶虽具有好的减振效果，但在低速重载下尤其在起停阶段等特殊工况下易出现摩擦振动与噪声，降低了水下航行器的静音水平。 为了改善尾轴与尾轴承的摩擦学性能，以水润滑尾轴承橡胶板条为研究对象，在Workbench和Fluent软件中分别建立橡胶表面织构有限元模型和水膜流体模型，研究表面织构的形状、尺寸、布置方式等参数对橡胶板条摩擦性能的影响规律，分析表面织构橡胶板条的模态固有频率、振型及其影响因素，评价表面织构橡胶板条的摩擦学性能。 论文主要研究工作及结论如下： (1)表面织构橡胶板条的摩擦学性能研究。分别建立了表面织构橡胶板条有限元模型和水膜流体模型，分析了流体的剪切应力、摩擦阻力、水膜压力，以及流场的流速分布状况，并与光滑橡胶板条的计算结果进行对比，结果表明，在相同工况条件下，表面织构橡胶板条和光滑橡胶板条的水膜剪切应力分布状况有明显区别，两者的摩擦阻力分别为0.151N和0.158N，前者低于后者；表面织构水膜压力分布范围为0.028～1914Pa，光滑水膜压力分布范围为0.021～1480Pa，前者的水膜承载力大于后者。 （2）表面织构橡胶板条的模态分析。分别建立表面织构和光滑橡胶板条的模态模型，进行模态频率和振型的分析。表面织构板条的各阶模态频率均低于光滑板条，两者相差为5.9％～13.8%，模态阶次愈高，两者固有频率的差值愈小，但两者的振型基本一致；表面织构板条的第3阶和第4阶振型的变形较大，主要变形区域在橡胶板条的两端。 （3）表面织构橡胶板条的摩擦阻力影响因素分析。表面织构的形状、尺寸、布置方式、橡胶板条结构、性能参数及运行工况均对表面织构橡胶板条的摩擦阻力产生重要影响。随着橡胶板条弹性模量的增大，板条变形、水膜厚度也随之减小，摩擦阻力呈现逐渐减小的趋势；在相同表面织构面积率及工况条件下，圆形表面织构橡胶板条的水膜摩擦阻力小于菱形织构。表面织构有较好的减小水膜摩擦阻力的作用；当表面织构直径相同时，水膜厚度越大，其摩擦阻力也越大；一定直径和深度的微凹坑表面织构减阻性能好于光滑轴承板条。 |
| 作者： | 刘娇 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘正林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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