船舶水润滑轴承刚度耦合分析及设计应用

• 作 者: 方斌
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 水润滑 轴承刚度 刚度耦合 校中计算 回旋振动计算

船舶螺旋桨轴的轴承是保证船舶推进系统正常工作的关键部位。相比于油润滑尾管轴承,采用水润滑型式的尾管轴承,其无滑油泄漏污染的风险,绿色环保,安全可靠;而且较油润滑初投资的成本低,安装起来和维修起来比较方便。目前,高分子材料的水润滑轴承是以化学高分子材料加添加剂为主要配方材料制造的轴承,其优势主要体现在抗摩擦磨损,材料弹性模量高,有良好的吸振性能等,适用于船舶轴系的支承,呈流行趋势。因此,开展对高分子水润滑轴承在实际船舶上的应用研究,对于工程应用,具有显著的安全意义和经济意义。本文以目前实际船舶上采用愈来愈广泛的水润滑高分子尾管轴承作为研究的对象,从水润滑理论着手,通过对雷诺方程的分析及求解,研究水润滑轴承的摩擦机理、承载机理和润滑机理,得出低粘弹性流体动压润滑刚度系数的计算方法。同时提出为更接近实船刚度取值,特别是位于船外支承方式,其刚度应考虑水膜、轴承及轴承座的刚度耦合。并通过DNV轴系校中、回旋计算软件,对比分析了水润滑轴承刚度不同取值在实船轴系校中计算、轴系回旋振动计算的状况,提出在实船中采用水润滑轴承是其轴承刚度取值的合理区间范围。同时结合实船项目中对水润滑尾轴承的设计、改进经验,为确保水膜的建立,对水润滑轴承进行了优化辅助的设计。最后,通过实船的系泊试验及航行试验结果证明,水润滑轴承刚度的取值是合理的。同时对水润滑轴承改进设计,能在一定程度上改善和提供轴承的生命力。