船舶尾軸尾軸承間的潤(rùn)滑與碰摩特性研究.pdf

1、船舶尾軸作為船舶推進(jìn)軸系的一個(gè)重要組成部分，尾軸管軸承不僅支承著尾軸自身的重力還支承著船體外懸掛螺旋槳的巨大重量，所以尾軸承是船舶軸系中負(fù)荷最大的軸承之一。如今，隨著船舶噸位的不斷增加，船舶尾軸和螺旋槳的重力作用也不斷加大使得尾軸常常發(fā)生撓曲現(xiàn)象，這會(huì)給尾軸承造成很大的邊緣負(fù)荷影響甚至破壞尾軸承與軸頸之間的良好潤(rùn)滑狀態(tài)。同時(shí)，在船舶軸系的運(yùn)行過程中，由于船舶軸系的不對(duì)中或者彎曲，使得尾軸的運(yùn)動(dòng)振幅增大，當(dāng)其振幅超過尾軸承與軸頸之間的間隙

2、時(shí)，便引起軸承與軸頸之間的碰撞與摩擦，簡(jiǎn)稱碰摩。碰摩是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障現(xiàn)象之一，碰摩能使尾軸管軸承支承磨損、軸承與軸頸之間的間隙增大，甚至導(dǎo)致船舶推進(jìn)軸系故障，影響船舶的安全可靠營(yíng)運(yùn)。
　　 本文以船舶尾軸作為研究對(duì)象，建立了船舶尾軸在油膜力、密封力和碰摩力耦合作用下的Jeffcott轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型，主要就尾軸承與尾軸頸之間的碰摩故障行為進(jìn)行了研究。文章內(nèi)容安排如下：
　　 (1)根據(jù)非線性動(dòng)力學(xué)理論，介紹了分岔和混

3、沌的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，給出了碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常用的研究方法：時(shí)域波形圖、功率譜圖、軸心軌跡圖、相平面圖、分岔圖和Poincare圖等相關(guān)內(nèi)容。
　　 (2)借助流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的相關(guān)知識(shí)就徑向滑動(dòng)軸承的承載機(jī)理進(jìn)行了分析，按照庫(kù)侖摩擦定律推導(dǎo)出碰摩力數(shù)學(xué)表達(dá)式，用一個(gè)簡(jiǎn)單的Jeffcott轉(zhuǎn)子作為研究對(duì)象，給出了單圓盤轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程。
　　 (3)建立兩端由滑動(dòng)軸承支承的Jeffcott轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型，給出了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，

4、用數(shù)值仿真的方法獲得了不同激勵(lì)頻率下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的分岔響應(yīng)圖形，后得出了不同激勵(lì)頻率下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的時(shí)程圖、功率譜圖、軸心軌跡圖和龐加萊映射圖。運(yùn)用數(shù)值積分的方法，得出了碰摩剛度kc在0～2×107變化范圍內(nèi)的碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)分岔圖。當(dāng)碰摩剛度較小時(shí)，局部碰撞產(chǎn)生的作用力較小，系統(tǒng)響應(yīng)主要受非線性油膜力和密封力的影響，隨著碰摩剛度kc的不斷增加并接近或者超過油膜力和密封力的作用時(shí)，系統(tǒng)逐漸表現(xiàn)出不同的非線性動(dòng)力學(xué)特征，出現(xiàn)倒分岔現(xiàn)象。以上對(duì)轉(zhuǎn)子