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基于有限元的船舶阻尼型水润滑尾轴承减振与疲劳研究
| 论文题名： | 基于有限元的船舶阻尼型水润滑尾轴承减振与疲劳研究 |
| 关键词： | 船舶阻尼型;水润滑;尾轴承减振;橡胶硅油减振器;疲劳寿命 |
| 摘要： | 船舶后尾轴承是船舶轴系中最靠近螺旋桨的轴承，长期承受因螺旋桨重力悬臂作用导致的“边缘效应”，同时还承受螺旋桨和流场作用的循环交变载荷，因此在轴系的所有轴承中，后尾轴承的工作环境最恶劣，发生疲劳磨损的概率最大，此外，后尾轴承性能优劣还将影响轴系与船体之间的振动传递特性。为了改善后尾轴承的受力状态，提高其使用寿命，优化轴系的工作特性，论文提出在船舶后尾轴承衬套与支座之间安装橡胶-硅油减振器，该结构由含有内腔的橡胶圆筒和充满内腔的硅油组成。 论文的主要研究工作及成果如下: (1)从阻尼减振的基本原理出发，分析了阻尼型后尾轴承的基本结构和工作原理，选择了橡胶-硅油减振器中的橡胶材料和硅油材料，介绍了两种材料的特点、性能、优越性和应用场合; (2)建立了阻尼型后尾轴承的刚度和阻尼模型，推导了有限长橡胶圆筒和硅油圆筒的刚度表达式，运用Ansys软件研究了阻尼型后尾轴承的刚度特性及其影响因素。基于牛顿内摩擦公式，推导了硅油的粘性阻尼系数的表达式。研究结果表明:阻尼型后尾轴承的刚度特性受橡胶剪切弹性模量、橡胶层厚度和减振器长度因子的影响较大; (3)运用Ansys软件研究了阻尼型轴系的振动特性及其影响因素，包括稳态响应特性和振动功率流特性。研究结果表明:阻尼型轴系的共振振幅均小于普通轴系，且随后尾轴承刚度的增大而增大，随后尾轴承阻尼的增大而减小;当激励频率为轴频时，阻尼型轴系的垂向位移响应值随后尾轴承刚度的增大而减小，且几乎不受后尾轴承阻尼的影响，通过后尾轴承的功率流落差随后尾轴承刚度和阻尼的增大而减小;当激励力频率为叶频或波动范围较宽时，通过后尾轴承的功率流落差随后尾轴承刚度的增大而减小，随后尾轴承阻尼的增大而增大; (4)运用Ansys软件和Fe-safe软件研究了阻尼型轴系的疲劳寿命特性及其影响因素。研究结果表明:阻尼型后尾轴承的疲劳寿命大于普通后尾轴承，且随着橡胶剪切弹性模量的减小而增大，随着内外橡胶层厚度的增大而先增大后减小，随减振器长度因子的减小而增大。 |
| 作者： | 戴天熙 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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