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水润滑尾轴承流固耦合仿真及结构优化研究
| 论文题名： | 水润滑尾轴承流固耦合仿真及结构优化研究 |
| 关键词： | 水润滑;尾轴承;耦合仿真;橡胶;板条;流固耦合;板面变形;水膜;半径;综合性能;形成机理;润滑性能;结构参数;油润滑滑动轴承;轴承润滑机理;面型;结合面;规律;船舶推进装置;使用和维修 |
| 摘要： | 水润滑尾轴承是船舶推进装置的重要部件。与普通油润滑滑动轴承相比，水润滑尾轴承基本无污染、安全、成本低、辅助装置少、使用和维修方便。开展水润滑尾轴承的研究并大力推广应用，这对于发展“绿色航运”具有重要的理论意义和工程应用价值。 文中以船舶水润滑橡胶尾轴承为研究对象，开展了有限元流固耦合、接触特性等方面的理论研究，探讨了不同材料、工况参数以及结构参数对水润滑橡胶轴承润滑机理的影响规律。论文的主要工作和研究结论如下： 1.应用ADINA软件建立了水润滑橡胶尾轴承单一板条的流固耦合模型。通过仿真计算，分析了水膜近似平行区、二次压力峰值、颈缩以及逆流现象等润滑特征，阐述了水囊形成机理。 2.研究了材料、工况和结构参数对水润滑橡胶板条流固耦合润滑性能的影响规律，结果表明：随着橡胶硬度的增加，弹性变形对润滑的有利影响将逐渐消失，当橡胶硬度为75 HA时水膜承载量达到最大值；转速是影响弹流润滑水膜厚度及压力分布的重要因素之一；偏心率能间接模拟尾轴承所受载荷；应采用板面半径较大的凹面型橡胶板条，轴承的设计比压越大，板面半径就应越大，甚至可为平面型；橡胶厚度在3～10 mm间有一个最优值，使得橡胶的综合性能较好；当橡胶足够厚时，橡胶与基材的结合面形式对板条性能的影响不大；为了形成较合理的水膜楔角又能有效地全面利用板条长度，应该结合板面半径考虑板条数目。 3.探讨了结构对橡胶板条接触性能的影响规律，从板面变形的角度分析水膜楔角、水囊的形成机理。计算结果表明：板面半径较大的凹面型板条具有较好的综合性能；橡胶与基材的结合面形式对板面变形形状影响不大；橡胶较厚时能改善板条的受力状态，却不利于润滑；在轴颈半径为199.2 mm时，板条数为20时具有较好的承载能力和润滑性能；基层橡胶不能太软，否则进水口过小目水囊狭长，不利于润滑。 |
| 作者： | 戴明城 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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