船舶水润滑轴承性能参数识别及多场耦合建模

第1章绪论1
1.1船舶推进系统3
1.1.1轴驱式推进系统3
1.1.2轮缘驱动推进系统4
1.2船舶水润滑轴承5
1.2.1类型及功能6
1.2.2影响因素7
1.2.3润滑系统9
1.3水润滑尾轴承结构9
1.3.1长径比10
1.3.2摩擦面及水槽方案10
1.3.3间隙11
1.3.4内衬厚度12
1.4水润滑推力轴承结构12
1.4.1固定瓦推力轴承13
1.4.2可倾瓦推力轴承13
1.4.3磁液双浮推力轴承15
1.5典型水润滑轴承材料及特性16
1.5.1橡胶16
1.5.2树脂基复合材料17
1.5.3梯度材料18
1.6水润滑轴承研究进展及发展趋势19
1.6.1研究进展19
1.6.2发展趋势23
参考文献24
第2章水润滑轴承摩擦学性能参数介入式识别技术及试验27
2.1水润滑轴承试验台29
2.1.1试块试验台29
2.1.2径向轴承试验台33
2.1.3推力轴承试验台34
2.1.4轴系试验台36
2.2水润滑轴承温度识别技术39
2.2.1基于热电阻和热电偶的温度识别技术39
2.2.2其他温度识别技术40
2.3水润滑轴承水膜压力识别技术41
2.3.1轴承体嵌入式识别技术41
2.3.2转轴嵌入式识别技术43
2.4水润滑轴承磨损识别技术43
2.4.1传统磨损识别技术43
2.4.2超声磨损识别技术44
2.5偏载对水润滑尾轴承润滑特性影响试验45
2.5.1测试方法45
2.5.2润滑特性46
2.6流量对水润滑尾轴承润滑特性影响试验47
2.6.1水膜压力47
2.6.2水膜厚度49
2.7标高对水润滑尾轴承润滑特性影响试验50
2.7.1水膜压力51
2.7.2轴心轨迹52
2.8水润滑推力轴承摩擦与磨损试验53
2.8.1摩擦特性测试53
2.8.2磨损特性测试55
参考文献57
第3章水润滑轴承水膜分布非介入式识别技术及试验59
3.1基于荧光成像的水润滑轴承水膜分布识别技术61
3.1.1识别原理61
3.1.2测试系统62
3.1.3荧光光强-水膜厚度关系标定63
3.2基于超声的水润滑轴承水膜分布识别技术65
3.2.1识别模型65
3.2.2测试系统67
3.2.3验证试验69
3.3推力轴承膜厚分布识别试验73
3.4径向轴承膜厚分布识别试验75
3.4.1轴承试验台75
3.4.2试验结果及分析77
参考文献79
第4章水润滑尾轴承动特性参数识别技术及试验81
4.1偏载下水润滑尾轴承动特性83
4.1.1径向多层刚度叠加特性83
4.1.2轴向刚度分布特性83
4.2偏载下水润滑尾轴承分布式动特性参数识别技术84
4.2.1试验台及轴倾斜模拟方法84
4.2.2激振方案及算法86
4.2.3试验结果及分析92
4.3轴承动特性参数识别仿真试验96
4.3.1正反融合算法96
4.3.2仿真试验99
4.4轴承动特性参数识别测试系统标定技术101
4.4.1动态标定技术101
4.4.2动态标定试验104
参考文献106
第5章推进轴系轴承服役载荷识别技术及试验107
5.1典型的轴承载荷识别方法109
5.1.1直接测量法109
5.1.2顶举法110
5.1.3压力反演法111
5.1.4应变反演法112
5.2基于轴应变的轴承载荷识别及验证113
5.2.1单一轴承动载荷识别模型113
5.2.2多轴承动载荷识别模型114
5.2.3推进轴系转轴截面弯矩测量方法116
5.2.4轴承载荷识别精度仿真验证116
5.3基于轴应变的轴承载荷识别方法仿真试验117
5.3.1截面弯矩测量误差117
5.3.2识别模型误差118
5.4基于轴应变的轴承载荷识别系统标定试验119
5.4.1标定试验方案119
5.4.2识别系统精度分析及提升121
5.5基于轴应变的轴承载荷识别试验122
5.5.1试验台装置与仪器123
5.5.2与仿真结果对比126
5.5.3与顶举法对比127
5.5.4轴承载荷识别精度分析及提升128
参考文献130
第6章考虑轴系状态的水润滑尾轴承流固耦合建模及仿真131
6.1考虑轴弯曲的水润滑尾轴承流固耦合模型及仿真134
6.1.1推进轴系轴颈轴心线仿真方法134
6.1.2数值模型135
6.1.3轴承润滑性能分布的影响因素分析137
6.2考虑轴倾斜的水润滑尾轴承动特性建模及仿真145
6.2.1计入轴颈双向倾斜及内衬变形的轴承几何模型145
6.2.232参数模型轴承动特性模型146
6.2.3轴承动特性求解方法及模型验证147
6.2.4轴承动特性影响因素分析150
6.3水润滑尾轴承等效支点位置建模及校中迭代算法156
6.3.1尾轴承接触模型建立及仿真156
6.3.2尾轴承等效支点位置计算式160
6.3.3计入轴承实时支点位置的轴系校中迭代计算方法161
参考文献163
第7章水润滑尾轴承性能评估及承载性能优化165
7.1水润滑尾轴承性能综合评估方法167
7.1.1水润滑轴承综合性能评估参数分析167
7.1.2基于熵权模糊综合评价法的水润滑轴承性能评估模型168
7.2面向偏载的水润滑尾轴承变形补偿设计172
7.2.1轴承非等厚内衬设计方法172
7.2.2水润滑波纹尾轴承设计174
7.3基于织构的水润滑尾轴承承载性能优化179
7.3.1水润滑微凹槽织构轴承流固耦合模型179
7.3.2织构布置对轴承性能的影响182
7.3.3织构结构对轴承性能的影响185
7.4水润滑尾轴承进水流量预测方法193
7.4.1仿真对象194
7.4.2螺旋桨抽吸对尾轴承流量的影响196
7.4.3水润滑尾轴承进水流量计算200
参考文献201
第8章基于挤压油膜的水润滑尾轴承流固耦合减振技术及试验203
8.1水润滑尾轴承承载与减振解耦设计新思想205
8.1.1减振与承载的耦合问题205
8.1.2减振与承载的独立设计方法206
8.2基于挤压油膜的水润滑阻尼尾轴承结构方案208
8.2.1水润滑阻尼尾轴承结构208
8.2.2水润滑阻尼尾轴承减振原理209
8.3水润滑阻尼尾轴承模态与谐响应分析210
8.3.1静刚度分析210
8.3.2谐响应分析212
8.4阻尼水润滑尾轴承系统动特性仿真215
8.4.1挤压油膜阻尼减振结构的动力学模型215
8.4.2挤压油膜阻尼尾轴承综合动特性计算式218
8.4.3挤压油膜阻尼尾轴承刚度和阻尼特性仿真分析219
8.5阻尼水润滑尾轴承试验221
8.5.1试验方案和流程221
8.5.2试验结果分析222
参考文献226
第9章水润滑推力轴承热流固耦合建模及仿真227
9.1可倾瓦推力轴承受力分析229
9.1.1点支撑推力瓦受力分析229
9.1.2橡胶垫支撑推力瓦受力分析229
9.2轴承热流固耦合模型及算法231
9.2.1控制模型231
9.2.2算法239
9.3TEHD性能及其与THD性能的对比243
9.3.1轴承TEHD性能243
9.3.2与THD性能对比245
9.4瓦面变形对轴承TEHD性能的影响247
9.4.1瓦面层厚度对瓦面变形的影响247
9.4.2瓦面变形对轴承润滑特性的影响248
9.5推力盘-水膜界面滑移对轴承润滑性能的影响250
9.5.1界面滑移模型250
9.5.2界面滑移对轴承润滑性能的影响252
9.6橡胶垫偏心率对轴承润滑性能的影响254
9.6.1偏心率对轴承润滑性能的影响254
9.6.2橡胶垫很好偏心率的影响分析255
9.7轴承区域性流态特性及其调控方法261
9.7.1瓦面区域性流体特性261
9.7.2瓦面形貌对流态的调整266
9.8推力盘倾斜对轴承润滑性能影响及均载方法269
9.8.1推力盘倾斜对轴承润滑性能的影响269
9.8.2典型均载方法272
参考文献274
第10章水润滑轴承混合润滑建模、仿真及试验277
10.1弹性接触模型279
10.1.1表面粗糙度模型279
10.1.2微凸体弹性接触模型281
10.2混合润滑模型286
10.2.1扇形瓦面膜厚分布286
10.2.2扇形离散网格上的等效球冠状微凸体287
10.3水润滑轴承混合润滑特性288
10.3.1静止状态瓦块接触分析288
10.3.2加速阶段润滑性能的变化规律290
10.3.3粗糙度均方根对混合润滑性能的影响292
10.3.4表面粗糙度自相关长度比对混合润滑性能的影响294
10.4水润滑轴承起飞转速概念及试验296
10.4.1起飞转速概念296
10.4.2起飞转速试验207
10.5混合润滑仿真结果与测试结果对比298
10.5.1不同仿真模型计算结果对比298
10.5.2测量值与仿真结果对比301
参考文献303