船舶水潤滑軸承性能參數(shù)識別及多場耦合建模

目錄
第1章　緒論　1　
1.1　船舶推進(jìn)系統(tǒng)　3　
1.1.1　軸驅(qū)式推進(jìn)系統(tǒng)　3　
1.1.2　輪緣驅(qū)動推進(jìn)系統(tǒng)　4　
1.2　船舶水潤滑軸承　5　
1.2.1　類型及功能　6　
1.2.2　影響因素　7　
1.2.3　潤滑系統(tǒng)　9　
1.3　水潤滑尾軸承結(jié)構(gòu)　9　
1.3.1　長徑比　10　
1.3.2　摩擦面及水槽方案　10　
1.3.3　間隙　11　
1.3.4　內(nèi)襯厚度　12　
1.4　水潤滑推力軸承結(jié)構(gòu)　12　
1.4.1　固定瓦推力軸承　13　
1.4.2　可傾瓦推力軸承　13　
1.4.3　磁液雙浮推力軸承　15　
1.5　典型水潤滑軸承材料及特性　16　
1.5.1　橡膠　16　
1.5.2　樹脂基復(fù)合材料　17　
1.5.3　梯度材料　18　
1.6　水潤滑軸承研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢　19　
1.6.1　研究進(jìn)展　19　
1.6.2　發(fā)展趨勢　23　
參考文獻(xiàn)　24　
第2章　水潤滑軸承摩擦學(xué)性能參數(shù)介入式識別技術(shù)及試驗(yàn)　27　
2.1　水潤滑軸承試驗(yàn)臺　29　
2.1.1　試塊試驗(yàn)臺　29　
2.1.2　徑向軸承試驗(yàn)臺　33　
2.1.3　推力軸承試驗(yàn)臺　34　
2.1.4　軸系試驗(yàn)臺　36　
2.2　水潤滑軸承溫度識別技術(shù)　39　
2.2.1　基于熱電阻和熱電偶的溫度識別技術(shù)　39　
2.2.2　其他溫度識別技術(shù)　40　
2.3　水潤滑軸承水膜壓力識別技術(shù)　41　
2.3.1　軸承體嵌入式識別技術(shù)　41　
2.3.2　轉(zhuǎn)軸嵌入式識別技術(shù)　43　
2.4　水潤滑軸承磨損識別技術(shù)　43　
2.4.1　傳統(tǒng)磨損識別技術(shù)　43　
2.4.2　超聲磨損識別技術(shù)　44　
2.5　偏載對水潤滑尾軸承潤滑特性影響試驗(yàn)　45　
2.5.1　測試方法　45　
2.5.2　潤滑特性　46　
2.6　流量對水潤滑尾軸承潤滑特性影響試驗(yàn)　47　
2.6.1　水膜壓力　47　
2.6.2　水膜厚度　49　
2.7　標(biāo)高對水潤滑尾軸承潤滑特性影響試驗(yàn)　50　
2.7.1　水膜壓力　51　
2.7.2　軸心軌跡　52　
2.8　水潤滑推力軸承摩擦與磨損試驗(yàn)　53　
2.8.1　摩擦特性測試　53　
2.8.2　磨損特性測試　55　
參考文獻(xiàn)　57　
第3章　水潤滑軸承水膜分布非介入式識別技術(shù)及試驗(yàn)　59　
3.1　基于熒光成像的水潤滑軸承水膜分布識別技術(shù)　61　
3.1.1　識別原理　61　
3.1.2　測試系統(tǒng)　62　
3.1.3　熒光光強(qiáng)-水膜厚度關(guān)系標(biāo)定　63　
3.2　基于超聲的水潤滑軸承水膜分布識別技術(shù)　65　
3.2.1　識別模型　65　
3.2.2　測試系統(tǒng)　67　
3.2.3　驗(yàn)證試驗(yàn)　69　
3.3　推力軸承膜厚分布識別試驗(yàn)　73　
3.4　徑向軸承膜厚分布識別試驗(yàn)　75　
3.4.1　軸承試驗(yàn)臺　75　
3.4.2　試驗(yàn)結(jié)果及分析　77　
參考文獻(xiàn)　79　
第4章　水潤滑尾軸承動特性參數(shù)識別技術(shù)及試驗(yàn)　81　
4.1　偏載下水潤滑尾軸承動特性　83　
4.1.1　徑向多層剛度疊加特性　83　
4.1.2　軸向剛度分布特性　83　
4.2　偏載下水潤滑尾軸承分布式動特性參數(shù)識別技術(shù)　84　
4.2.1　試驗(yàn)臺及軸傾斜模擬方法　84　
4.2.2　激振方案及算法　86　
4.2.3　試驗(yàn)結(jié)果及分析　92　
4.3　軸承動特性參數(shù)識別仿真試驗(yàn)　96　
4.3.1　正反融合算法　96　
4.3.2　仿真試驗(yàn)　99　
4.4　軸承動特性參數(shù)識別測試系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)　101　
4.4.1　動態(tài)標(biāo)定技術(shù)　101　
4.4.2　動態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)　104　
參考文獻(xiàn)　106　
第5章　推進(jìn)軸系軸承服役載荷識別技術(shù)及試驗(yàn)　107　
5.1　典型的軸承載荷識別方法　109　
5.1.1　直接測量法　109　
5.1.2　頂舉法　110　
5.1.3　壓力反演法　111　
5.1.4　應(yīng)變反演法　112　
5.2　基于軸應(yīng)變的軸承載荷識別及驗(yàn)證　113　
5.2.1　單一軸承動載荷識別模型　113　
5.2.2　多軸承動載荷識別模型　114　
5.2.3　推進(jìn)軸系轉(zhuǎn)軸截面彎矩測量方法　116　
5.2.4　軸承載荷識別精度仿真驗(yàn)證　116　
5.3　基于軸應(yīng)變的軸承載荷識別方法仿真試驗(yàn)　117　
5.3.1　截面彎矩測量誤差　117　
5.3.2　識別模型誤差　118　
5.4　基于軸應(yīng)變的軸承載荷識別系統(tǒng)標(biāo)定試驗(yàn)　119　
5.4.1　標(biāo)定試驗(yàn)方案　119　
5.4.2　識別系統(tǒng)精度分析及提升　121　
5.5　基于軸應(yīng)變的軸承載荷識別試驗(yàn)　122　
5.5.1　試驗(yàn)臺裝置與儀器　123　
5.5.2　與仿真結(jié)果對比　126　
5.5.3　與頂舉法對比127　
5.5.4　軸承載荷識別精度分析及提升　128　
參考文獻(xiàn)　130　
第6章　考慮軸系狀態(tài)的水潤滑尾軸承流固耦合建模及仿真　131
6.1　考慮軸彎曲的水潤滑尾軸承流固耦合模型及仿真　134　
6.1.1　推進(jìn)軸系軸頸軸心線仿真方法　134　
6.1.2　數(shù)值模型　135　
6.1.3　軸承潤滑性能分布的影響因素分析　137　
6.2　考慮軸傾斜的水潤滑尾軸承動特性建模及仿真　145　
6.2.1　計(jì)入軸頸雙向傾斜及內(nèi)襯變形的軸承幾何模型　145　
6.2.2　32參數(shù)模型軸承動特性模型　146　
6.2.3　軸承動特性求解方法及模型驗(yàn)證　147　
6.2.4　軸承動特性影響因素分析　150　
6.3　水潤滑尾軸承等效支點(diǎn)位置建模及校中迭代算法　156　
6.3.1　尾軸承接觸模型建立及仿真　156　
6.3.2　尾軸承等效支點(diǎn)位置計(jì)算式　160　
6.3.3　計(jì)入軸承實(shí)時(shí)支點(diǎn)位置的軸系校中迭代計(jì)算方法　161　
參考文獻(xiàn)　163　
第7章　水潤滑尾軸承性能評估及承載性能優(yōu)化　165　
7.1　水潤滑尾軸承性能綜合評估方法　167　
7.1.1　水潤滑軸承綜合性能評估參數(shù)分析167　
7.1.2　基于熵權(quán)模糊綜合評價(jià)法的水潤滑軸承性能評估模型　168　
7.2　面向偏載的水潤滑尾軸承變形補(bǔ)償設(shè)計(jì)　172　
7.2.1　軸承非等厚內(nèi)襯設(shè)計(jì)方法　172　
7.2.2　水潤滑波紋尾軸承設(shè)計(jì)　174　
7.3　基于織構(gòu)的水潤滑尾軸承承載性能優(yōu)化　179　
7.3.1　水潤滑微凹槽織構(gòu)軸承流固耦合模型　179　
7.3.2　織構(gòu)布置對軸承性能的影響　182　
7.3.3　織構(gòu)結(jié)構(gòu)對軸承性能的影響　185　
7.4　水潤滑尾軸承進(jìn)水流量預(yù)測方法　193　
7.4.1　仿真對象　194　
7.4.2　螺旋槳抽吸對尾軸承流量的影響　196　
7.4.3　水潤滑尾軸承進(jìn)水流量計(jì)算　200　
參考文獻(xiàn)　201　
第8章　基于擠壓油膜的水潤滑尾軸承流固耦合減振技術(shù)及試驗(yàn)　203　
8.1　水潤滑尾軸承承載與減振解耦設(shè)計(jì)新思想　205　
8.1.1　減振與承載的耦合問題　205　
8.1.2　減振與承載的獨(dú)立設(shè)計(jì)方法　206　
8.2　基于擠壓油膜的水潤滑阻尼尾軸承結(jié)構(gòu)方案　208　
8.2.1　水潤滑阻尼尾軸承結(jié)構(gòu)　208　
8.2.2　水潤滑阻尼尾軸承減振原理　209　
8.3　水潤滑阻尼尾軸承模態(tài)與諧響應(yīng)分析　210　
8.3.1　靜剛度分析　210　
8.3.2　諧響應(yīng)分析　212　
8.4　阻尼水潤滑尾軸承系統(tǒng)動特性仿真　215　
8.4.1　擠壓油膜阻尼減振結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型　215　
8.4.2　擠壓油膜阻尼尾軸承綜合動特性計(jì)算式　218　
8.4.3　擠壓油膜阻尼尾軸承剛度和阻尼特性仿真分析　219　
8.5　阻尼水潤滑尾軸承試驗(yàn)　221　
8.5.1　試驗(yàn)方案和流程　221　
8.5.2　試驗(yàn)結(jié)果分析　222　
參考文獻(xiàn)　226　
第9章　水潤滑推力軸承熱流固耦合建模及仿真　227　
9.1　可傾瓦推力軸承受力分析　229　
9.1.1　點(diǎn)支撐推力瓦受力分析　229　
9.1.2　橡膠墊支撐推力瓦受力分析　229　
9.2　軸承熱流固耦合模型及算法　231　
9.2.1　控制模型　231　
9.2.2　算法　239　
9.3　TEHD性能及其與THD性能的對比　243　
9.3.1　軸承TEHD性能　243　
9.3.2　與THD性能對比　245　
9.4　瓦面變形對軸承TEHD性能的影響　247　
9.4.1　瓦面層厚度對瓦面變形的影響　247　
9.4.2　瓦面變形對軸承潤滑特性的影響　248　
9.5　推力盤-水膜界面滑移對軸承潤滑性能的影響　250　
9.5.1　界面滑移模型　250　
9.5.2　界面滑移對軸承潤滑性能的影響　252　
9.6　橡膠墊偏心率對軸承潤滑性能的影響　254　
9.6.1　偏心率對軸承潤滑性能的影響　254　
9.6.2　橡膠墊最佳偏心率的影響分析　255　
9.7　軸承區(qū)域性流態(tài)特性及其調(diào)控方法　261　
9.7.1　瓦面區(qū)域性流體特性　261　
9.7.2　瓦面形貌對流態(tài)的調(diào)整　266　
9.8　推力盤傾斜對軸承潤滑性能影響及均載方法　269　
9.8.1　推力盤傾斜對軸承潤滑性能的影響　269　
9.8.2　典型均載方法　272　
參考文獻(xiàn)　274　
第10章　水潤滑軸承混合潤滑建模、仿真及試驗(yàn)　277　
10.1　彈性接觸模型　279　
10.1.1　表面粗糙度模型　279　
10.1.2　微凸體彈性接觸模型　281　
10.2　混合潤滑模型　286　
10.2.1　扇形瓦面膜厚分布　286　
10.2.2　扇形離散網(wǎng)格上的等效球冠狀微凸體　287　
10.3　水潤滑軸承混合潤滑特性　288　
10.3.1　靜止?fàn)顟B(tài)瓦塊接觸分析　288　
10.3.2　加速階段潤滑性能的變化規(guī)律　290　
10.3.3　粗糙度均方根對混合潤滑性能的影響　292　
10.3.4　表面粗糙度自相關(guān)長度比對混合潤滑性能的影響　294
10.4　水潤滑軸承起飛轉(zhuǎn)速概念及試驗(yàn)　296　
10.4.1　起飛轉(zhuǎn)速概念　296　
10.4.2　起飛轉(zhuǎn)速試驗(yàn)207　
10.5　混合潤滑仿真結(jié)果與測試結(jié)果對比　298　
10.5.1　不同仿真模型計(jì)算結(jié)果對比　298　
10.5.2　測量值與仿真結(jié)果對比　301　
參考文獻(xiàn)　303