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磁液双浮弹支可倾瓦推力轴承静动特性研究
| 论文题名： | 磁液双浮弹支可倾瓦推力轴承静动特性研究 |
| 关键词： | 船舶推进装置;轮缘驱动推进器;推力轴承;静力学;动力学;承载力 |
| 摘要： | 轮缘驱动推进器（Rim-driven Thruster，简称RDT）是近年来备受关注的一种船舶先进推进装置，它采用水润滑推力轴承承担螺旋桨推力。但传统的水润滑推力轴承难以满足兆瓦级RDT的大承载需求，限制了RDT的大功率化进展。为此提出了一种磁液双浮弹支可倾瓦推力轴承（以下简称双浮推力轴承）方案，可大幅提高水润滑推力轴承的承载能力，更好地适应推进器变工况的需求。主要研究内容和结论如下： （1）设计了具有“永磁斥力与液膜力双浮”和“偏置橡胶弹支”的水润滑磁液双浮弹支可倾瓦推力轴承方案，建立了基于磁热流固耦合的双浮推力轴承的静力学和动力学计算模型，采用分解与合成思路，形成了考虑水膜力、磁斥力及橡胶支反力的轴承动特性系数计算方法。 （2）揭示了结构对双浮推力轴承静动特性的影响规律，仿真结果表明：推力瓦块的橡胶垫最佳设计参数为：径向偏心率Er=0.485，周向偏心率Ec=0.615，瓦块包角θp=27°；瓦面材料与厚度则须根据工况选择高分子材料。磁力发生部分磁块布局优选Halbach阵列，护套材料优选0Cr17Ni12Mo2（不锈钢316），可在所要求的结构强度范围内最大程度地增大磁斥力。? （3）分析了工况对双浮推力轴承静动特性的影响规律，计算结果表明：不考虑橡胶支撑时，水膜动特性随转速、载荷变化明显。考虑橡胶支撑时，弹支轴承能够在不同的工况和大部分激振频率下保持轴承较为恒定的水膜与橡胶层叠加动特性。磁斥力和转速关联很弱。双浮推力轴承的水橡磁综合刚度系数随转速的上升而斜率稳定的缓慢下降，大于800r/min后开始增大。综合阻尼系数在转速400r/min前随转速上升快速减小约90%后，开始缓慢减小。 （4）开展了双浮推力轴承的静动特性试验，试验表明：不旋转时，试验磁斥力与仿真磁斥力差异较小。旋转时，静特性主要为：无水情况下，轴承承载力与转速关联很弱，轴承主要受磁斥力的电涡流影响。大载荷更易出现水膜动压润滑，摩擦因数随转速上升而先减小后小幅度增大。动特性主要为：在0.05MPa载荷下，轴承综合刚度系数随转速上升而缓慢增大，综合阻尼系数随转速上升而下降；在0.3MPa载荷下，水橡磁综合刚度系数随转速上升快速增大，在低转速区域由于动压润滑随转速的变化导致阻尼系数随转速波动较大，大转速下则开始基本平稳。 （5）试验与仿真表明，双浮推力轴承相较普通水润滑轴承增大了轴承承载力，并通过橡胶垫增大了纯磁轴承阻尼，起到了减振的作用。 |
| 作者： | 汪盛通 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 欧阳武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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