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基于有限元法的船舶尾轴承承载仿真研究
| 论文题名： | 基于有限元法的船舶尾轴承承载仿真研究 |
| 关键词： | 船舶尾轴承;有限元法;优化设计;接触压力分布;承载能力 |
| 摘要： | 尾轴承是船舶推进轴系的重要部件，对尾轴起支承作用。尾轴由于螺旋桨的悬臂作用，出现弯曲状态，导致尾轴与尾轴承的两中心线呈现夹角，使得尾轴承边缘处承受较大的负荷，局部比压过大，造成尾轴承局部磨损加剧以及噪声增大，严重影响轴系的使用性能以及船舶安全性与生存能力。因此开展船舶尾轴承承载仿真研究，对于改善尾轴承受力状况，解决尾轴承局部压力过大问题，减少尾轴承单边磨损，降低噪声，提高轴承使用寿命有重要的理论意义与工程应用价值。 本文以36000t散货船轴系为研究对象，基于有限元法，采用ANSYS软件对尾轴承的承载能力进行探讨，取得以下研究成果。 1.开展了尾轴承受力优化研究。以尾轴承支承力作为目标函数，以轴承支本小、轴系弯矩、法兰剪力等为约束条件，以轴承垂向位移为设计变量进行尾轴承受力优化。采用零阶优化与梯度寻优相结合的方法，避免了在搜索过程陷入局部寻优的问题，提高了计算的速度和精度。计算表明，尾轴承负荷大约减少了11.8％，在不考虑轴承和油膜非线性刚度情况下，尾轴承负荷与轴承垂向位移成线性关系。 2.建立了尾轴承与尾轴接触模型，探讨了尾轴承接触压力分布及其影响因素。计算结果表明，过大的尾轴承转角导致尾轴承接触面积减小，尾轴承接触压力分布不均，峰值压力约为平均压力的40倍；弹性模量对尾轴承接触压力分布影响较大，弹性模量越小，接触压力在轴承长度方向上的分布越趋于均匀；尾轴承径向间隙越大，接触压力分布越不均匀；白合金层厚度越大，压力分布越趋于均匀。 3.采用倾斜尾轴承方式，增加尾轴承接触面积，使接触压力趋于均匀分布。分析表明，倾斜角度太小，起不到增加尾轴承接触面积和降低峰值压力的目的；倾斜角度过大，可能导致尾轴承前端与尾轴接触，轴承尾端出现腾空现象。倾斜角度的大小，应该以尾轴弹性变形曲线为依据，其近似角度为尾轴首尾两端点连线的斜率。 |
| 作者： | 魏颖春 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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