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船舶尾轴尾轴承间的润滑与碰摩特性研究
| 论文题名： | 船舶尾轴尾轴承间的润滑与碰摩特性研究 |
| 关键词： | 转子系统;船舶尾轴;碰摩特性;润滑特性;船舶推进轴系;故障诊断 |
| 摘要： | 船舶尾轴作为船舶推进轴系的一个重要组成部分，尾轴管轴承不仅支承着尾轴自身的重力还支承着船体外悬挂螺旋桨的巨大重量，所以尾轴承是船舶轴系中负荷最大的轴承之一。如今，随着船舶吨位的不断增加，船舶尾轴和螺旋桨的重力作用也不断加大使得尾轴常常发生挠曲现象，这会给尾轴承造成很大的边缘负荷影响甚至破坏尾轴承与轴颈之间的良好润滑状态。同时，在船舶轴系的运行过程中，由于船舶轴系的不对中或者弯曲，使得尾轴的运动振幅增大，当其振幅超过尾轴承与轴颈之间的间隙时，便引起轴承与轴颈之间的碰撞与摩擦，简称碰摩。碰摩是大型旋转机械常见故障现象之一，碰摩能使尾轴管轴承支承磨损、轴承与轴颈之间的间隙增大，甚至导致船舶推进轴系故障，影响船舶的安全可靠营运。 本文以船舶尾轴作为研究对象，建立了船舶尾轴在油膜力、密封力和碰摩力耦合作用下的Jeffcott转子动力学模型，主要就尾轴承与尾轴颈之间的碰摩故障行为进行了研究。文章内容安排如下： (1)根据非线性动力学理论，介绍了分岔和混沌的相关基础理论知识，给出了碰摩转子系统常用的研究方法：时域波形图、功率谱图、轴心轨迹图、相平面图、分岔图和Poincare图等相关内容。 (2)借助流体动力润滑理论的相关知识就径向滑动轴承的承载机理进行了分析，按照库仑摩擦定律推导出碰摩力数学表达式，用一个简单的Jeffcott转子作为研究对象，给出了单圆盘转子的运动方程。 (3)建立两端由滑动轴承支承的Jeffcott转子动力学模型，给出了系统动力学方程，用数值仿真的方法获得了不同激励频率下转子系统的分岔响应图形，后得出了不同激励频率下转子系统的时程图、功率谱图、轴心轨迹图和庞加莱映射图。运用数值积分的方法，得出了碰摩刚度kc在0～2×107变化范围内的碰摩转子系统响应分岔图。当碰摩刚度较小时，局部碰撞产生的作用力较小，系统响应主要受非线性油膜力和密封力的影响，随着碰摩刚度kc的不断增加并接近或者超过油膜力和密封力的作用时，系统逐渐表现出不同的非线性动力学特征，出现倒分岔现象。以上对转子碰摩故障非线性动力学特性的全面分析，可以为如船舶尾轴这类大型旋转机械的碰摩故障诊断提供一定理论参考价值。 |
| 作者： | 杨令康 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 朱汉华 |
| 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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