基于有限元法的船舶尾軸承承載仿真研究.pdf

1、尾軸承是船舶推進軸系的重要部件，對尾軸起支承作用。尾軸由于螺旋槳的懸臂作用，出現(xiàn)彎曲狀態(tài)，導(dǎo)致尾軸與尾軸承的兩中心線呈現(xiàn)夾角，使得尾軸承邊緣處承受較大的負(fù)荷，局部比壓過大，造成尾軸承局部磨損加劇以及噪聲增大，嚴(yán)重影響軸系的使用性能以及船舶安全性與生存能力。因此開展船舶尾軸承承載仿真研究，對于改善尾軸承受力狀況，解決尾軸承局部壓力過大問題，減少尾軸承單邊磨損，降低噪聲，提高軸承使用壽命有重要的理論意義與工程應(yīng)用價值。
　　 本文以

2、36000t散貨船軸系為研究對象，基于有限元法，采用ANSYS軟件對尾軸承的承載能力進行探討，取得以下研究成果。
　　 1.開展了尾軸承受力優(yōu)化研究。以尾軸承支承力作為目標(biāo)函數(shù)，以軸承支本小、軸系彎矩、法蘭剪力等為約束條件，以軸承垂向位移為設(shè)計變量進行尾軸承受力優(yōu)化。采用零階優(yōu)化與梯度尋優(yōu)相結(jié)合的方法，避免了在搜索過程陷入局部尋優(yōu)的問題，提高了計算的速度和精度。計算表明，尾軸承負(fù)荷大約減少了11.8％，在不考慮軸承和油膜非線性剛

3、度情況下，尾軸承負(fù)荷與軸承垂向位移成線性關(guān)系。
　　 2.建立了尾軸承與尾軸接觸模型，探討了尾軸承接觸壓力分布及其影響因素。計算結(jié)果表明，過大的尾軸承轉(zhuǎn)角導(dǎo)致尾軸承接觸面積減小，尾軸承接觸壓力分布不均，峰值壓力約為平均壓力的40倍；彈性模量對尾軸承接觸壓力分布影響較大，彈性模量越小，接觸壓力在軸承長度方向上的分布越趨于均勻；尾軸承徑向間隙越大，接觸壓力分布越不均勻；白合金層厚度越大，壓力分布越趨于均勻。
　　 3.采用傾