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面向偏载的水润滑磁液双浮径向轴承设计及静动特性研究
| 论文题名： | 面向偏载的水润滑磁液双浮径向轴承设计及静动特性研究 |
| 关键词： | 绿色船舶;水润滑磁液双浮径向轴承;偏载特性;承载力;动力学特性 |
| 摘要： | 水润滑轴承具有绿色无污染、摩擦系数小等优点，符合绿色船舶发展的需求，常用于船舶尾轴承。但其运行工况比较恶劣，在螺旋桨的大悬臂作用下，水润滑尾轴承靠近螺旋桨的部位承受严重的偏载，使轴承尾部边缘的载荷增大甚至产生局部接触的现象，从而影响水润滑轴承的承载特性及动力学特性。因此对于水润滑尾轴承承载能力的提升十分必要。为此提出具有“磁力与水膜力共同承载”及“轴向非均匀磁路布置”等特点的面向偏载的水润滑磁液双浮径向轴承方案，可提高轴承承载力，且可利用磁力对水膜力补偿，对倾斜进行修正。对于轴承的承载特性及动力学特性的主要研究内容如下： （1）设计了面向偏载的磁液双浮径向轴承方案，建立轴承承载特性计算方法，对水膜力进行受力分析并提出水膜力建模及计算方法；介绍了电磁基本理论、充磁方式以及磁力的解析及有限元计算方法；通过对水膜力与磁力的计算建立轴承总承载力的计算流程。 （2）对面向偏载的磁液双浮径向轴承进行了承载特性仿真分析，揭示了关键结构参数对轴承承载特性的影响，对磁力结构参数进行优选，并设计出面向偏载的磁路布置方案，形成轴向非均匀布置的上吸下斥磁块排列布局。再针对设计的轴承方案，对倾斜工况的水膜力与磁力进行分析与匹配。结果证明：磁块本身结构参数以及护套材料都对磁力的大小有影响，但转速对磁力的大小几乎不产生影响；偏心率及倾斜角均对水膜有明显影响；磁力的加入可提高轴承承载力，并可利用轴向不均匀分布的磁力对水膜力补偿，对轴倾斜修正。 （3）对面向偏载的磁液双浮径向轴承进行了动力学特性仿真分析，介绍了轴承的动力学计算模型与方法，对水膜动特性采用8参数的计算方法，分析了偏心率、倾斜角及转速对水膜动特性的影响规律，又采用位移阻抗法求解出磁力动特性与高分子内衬动特性，并以此求出轴承总动特性。结果表明：偏心率、转速及倾斜角对轴承动特性有影响；水膜与高分子的总刚度即为轴承的总刚度，水膜阻尼即为轴承的总阻尼。 （4）开展了面向偏载的磁液双浮径向轴承的性能试验，经试验分析可知：所设计的磁块排列布局可使磁感应强度聚集在轴承间隙处；随着转速的变化，轴承的刚度几乎不发生变化，仅在一个较小的范围内波动；随着激振频率的增加，轴承的刚度整体呈下降趋势，但变化的幅度也较小。 |
| 作者： | 李哲 |
| 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： | 2022 |
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