船舶轴系推力轴承油膜刚度与综合支承刚度测量

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船舶推进轴系振动与功率测量分析研究

船舶推进轴系振动与功率测量分析研究

讨论
根据实验结果和分析,本次演示对船舶轴系振动的原因进行了深入探讨。研 究发现,船舶轴系振动主要受到螺旋桨激振力、轴系不平衡等因素的影响。为了 有效控制船舶轴系振动,可以从以下几个方面入手:
1、优化螺旋桨设计,减小螺旋桨的激振力。通过改变螺旋桨的叶片形状、 数目等参数,降低螺旋桨运转过程中产生的激振力,从而降低船舶轴系振动的幅 度。
文献综述
近年来,国内外学者针对船舶推进轴系振动问题进行了广泛的研究。研究内 容主要包括推进轴系的模态分析、振动特性分析、振动故障诊断等方面。
在模态分析方面,研究者通过有限元方法对推进轴系进行模态模拟,得到了 轴系的固有频率和振型。研究表明,推进轴系的模态特性与船舶的动力学特性密 切相关。
在振动特性分析方面,研究者对推进轴系在不同工况下的振动响应进行了测 量和分析。结果表明,推进轴系的振动响应受到船舶运行工况、推进轴系结构及 材料等因素的影响。
在振动故障诊断方面,研究者通过对比正常和故障轴系的振动数据,利用谱 分析、小波变换等信号处理方法,实现了对推进轴系故障的早期发现和诊断。
然而,现有研究大多于推进轴系的振动特性和故障诊断,而对推进轴系振动 的抑制方法研究较少。因此,本研究将针对这一问题展开探讨。
研究方法
本研究采用实验测试与数值模拟相结合的方法,对推进轴系的振动进行抑制 研究。首先,利用振动测试设备对推进轴系的振动响应进行实验测试,获取丰富 的实验数据。然后,通过有限元方法对推进轴系进行建模,并对模型进行动力学 分析,得到轴系的模态频率和振型。
1、在实验测试方面,由于测试设备和条件的限制,未能对不同类型和规模 的船舶推进轴系进行全面的测试和分析。因此,未来的研究可以进一步拓展实验 测试的范围,以验证方法的普适性和有效性。

船舶动力装置原理与设计复习思考题(思考题部分)

船舶动力装置原理与设计复习思考题(思考题部分)
• σ b —— 轴材料的抗拉强度
• 对于中间轴,若σ b >800N/mm2 时,取 800N/mm2
• 对于螺旋桨轴和尾管轴,若σ b >600 N/mm2 时,取 600 N/mm2 。
mm (轴的孔径大于0.4d时)
dc ——修正后轴的直径;d ——轴的计算直径;d0轴的实际孔径;da轴的实际外径。
5.主机选型与螺旋桨参数确定需进行那几个阶段?各阶段的主要任务是什么?
答:
a)初步匹配设计:
已知:
船舶主尺度、船舶要求的航速Vs、船体的有效功率曲线Pe(V)、螺旋桨的直径D或转速n
确定:
螺旋桨的效率、螺旋桨参数盘面比、 螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径、所需主机的功率
b)终结匹配设计:
已知:
主机的功率与转速、船舶的有效功率曲线、传动设备与轴系的传送效率ηs、桨的收到功率 Pd、船身效率ηh等
确定:
船舶所能达到的最高航速、螺旋桨的最佳要素 ( 螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率)
6.主机选型应考虑哪些问题?
答:
重量与尺寸
功率与转速燃油与滑油
主机的造价、寿命及维修
振动与噪声
柴油机的热效率和燃油消耗率
7.轴系的基本任务是什么?由哪些部件组成?
答:
轴系的基本任务是:连接主机(机组)与螺旋桨,将主机发出的功率传给螺旋桨,同时又将螺旋桨所产生的推力通过推力轴承传给船体,以实现推进船舶的使命。
18.如何进行中间轴、螺旋桨轴的强度校核计算?
答:
19.在轴的强度校核计算中,如何确定许用安全系数?
答:
许用安全系数由以下原则确定:1.轴的负荷情况;2.材料性质及加工、装配质量;3.军用船舶轴系的工作条件较好,为了减轻重量采用较低的安全系数。

船舶轴系扭振计算与测量分析简介

船舶轴系扭振计算与测量分析简介

船舶轴系扭振计算与测量分析简介高莹莹(青岛齐耀瓦锡兰菱重麟山船用柴油机有限公司技术部)摘要:随着现代船舶计算的发展,船舶轴系扭转振动成为船舶动力装置安全运行的重要因素之一,各船级社规范也对船舶轴系扭振提出了计算和实测的要求,本文结合实例对船轴系用霍尔茨法进行自由振动计算和采用能量法进行共振计算进行了简单介绍,结合实船的扭振测量的结果和理论计算结果进行对比分析.结果表明,采用精确的原始轴系数据和柴油机参数,使得扭振计算的理论结果和实测结果非常吻合,本船的理论计算值符合实船状况,转速禁区设定正确.关键词:当量系统霍尔茨法能量法测量修正随着船舶工业的发展,造船数量和吨位不断增大,造船行业对造船技术的工艺和质量要求越来越高。

高质量、高效率的生产设计离不开现代化的技术支持。

然而船舶柴油机轴系的扭转振动是影响船舶动力装置安全运行的重要动力特性之一。

轴系振动计算不但对深入研究船舶推进轴系的可靠性、安全性、用于动力装置故障诊断等具有重要意义,而且是船舶推进轴系设计、制造、安装和检验比不可少的环节之一,为推进装置可靠安全运行提供了有力保障。

基于此,本文结合一30万吨VLCC船舶的轴系实例对船舶柴油机扭振计算和测量分析做了简要的概述。

1,当量系统的转化根据有关轴系振动理论,船舶柴油机及推进轴系实际就是一个多质量有阻尼强迫振动系统。

实际计算分析中,可以将其转化成为若干用无惯量的轴连接起来的集中质量系统,称之为当量扭振系统。

为了使转化后的当量扭振系统能代表实际的轴系的扭振特性,一般要求:当量扭振系统的固有频率应与实际系统的固有频率基本相等;其振型与实际的振型相似。

如下图Fig.1为一30万吨VLCC油轮轴系的当量扭振系统模型。

该船安装的是瓦锡兰7RT-flex82T电喷柴油机,主机的额定功率31640Kw,额定转速80rpm。

中间轴长9927mm,直径700mm,抗拉强度为590N/mm2;螺旋桨轴长10233mm,艉轴承处直径850mm,抗拉强度为590N/mm2。

弹性支承一体化轴承刚度测量分析与研究

弹性支承一体化轴承刚度测量分析与研究

AnalysisandResearchonStiffnessMeasurementforBearing IntegratedWithElasticSupport
WANGMingjie1,2,LILingxiao1,2,SHIKeke1,2,QUHongli1,2,YANJishan1,2
(1.LuoyangLYCBearingCo.,Ltd.,Luoyang471039,China;2.StateKeyLaboratoryofAviationPrecision Bearings,Luoyang471039,China)
圈的径向刚度就相对容易,因此,在实际生产过程 中,希望通过 测 量 外 圈 径 向 刚 度 来 代 替 整 套 轴 承 的径向刚度测量。
1 测量存在的问题
某型弹性支承一体化轴承如图 1所示,其由 双半内圈三点接触球轴承和弹支结构组成。如果 将轴承整体 进 行 刚 度 测 试,不 仅 需 要 较 为 复 杂 的 试验机构,测量精度也无法保证。而仅测量轴承外
图 2 测量装置示意图 Fig.2 Diagram ofmeasuringdevice
表 1 外圈形变测量结果 Tab.1 Measurementresultsofouterringdeformation
砝码质量 /kg
0 10.005 20.010 30.041 40.074 50.091
第 1次测量 0
航空 发 动 机 轴 承 的 工 作 转 速 高、振 动 大,因 此,普遍 使 用 弹 性 支 承 结 构 并 与 轴 承 集 成 为 一 体[1-6]。在鼠笼式弹性支承一体化轴承的设计使 用中,径向刚度被作为关键参数进行研究[7-9],准 确测量 此 类 轴 承 的 径 向 刚 度 成 为 生 产 的 迫 切 需 求。然而,对 于 轴 承 径 向 刚 度 的 测 量 方 法 及 所 用 仪器,在国家及行业标准中均无具体规定 ; [10-11] 尤其对于弹 性 支 承 一 体 化 轴 承,目 前 行 业 内 还 没 有专用的轴承整体刚度测量仪,也少有此类研究。

船舶艉轴承间隙测量的作用及方法

船舶艉轴承间隙测量的作用及方法

船舶艉轴承间隙测量的作用及方法兰红安 (中国船级社福州分社,福建福州 350008)【摘要】摘要:船舶轴系是船舶动力装置重要组成部分,其中各个轴承的磨损量大小直接影响着轴系的工作轴线和船舶航行安全。

文章通过对艉轴承及艉轴管装置的结构分析与讨论,阐述了艉轴承间隙测量的作用及方法,为艉轴承及艉轴管的维护保养及检修提供一定的参考。

【期刊名称】中国修船【年(卷),期】2015(028)002【总页数】4【关键词】船舶;轴系;艉轴承;轴承间隙;测量船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分,它将主机发出的功率传递给螺旋桨,再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体,推动船舶航行。

船舶轴系一般由推力轴和推力轴承、中间轴和中间轴承、艉轴和艉轴承以及其它附件等组成。

虽然船舶轴系结构简单,但由于其尺寸大、重量大、螺旋桨激励振动等因素,使得轴承的工作条件异常恶劣,各个轴承的磨损量大小直接影响着轴系的工作轴线和船舶的航行安全。

因轴承与轴颈表面之间的相对运动速度很高,这就容易使轴承发热,同时轴承在工作中受到润滑油乳化变质和水的腐蚀,使得轴承的工作环境更加恶劣。

为了防止因轴承损坏导致轴系在航行中发生重大故障,必须对轴承进行一定的状态监控及定期的检修,以保证轴系工作的可靠性。

1 艉轴管装置分类及检修分析[1]艉轴管装置分为水润滑艉轴管装置和油润滑艉轴管装置。

艉轴管装置通常是由艉轴管本体、艉轴承、密封装置和冷却、润滑系统等组成。

艉轴承由轴承衬套和轴承衬构成,轴承型式多为滑动轴承。

1)水润滑艉轴承主要测量艉轴承间隙、检查轴承衬磨损、裂纹或开裂等情况。

轴承衬过度磨损会使艉轴承间隙增大,运转时产生过大的冲击和振动,过大的冲击负荷会导致轴承衬产生裂纹或开裂。

通过测量艉轴承间隙和轴承衬的厚度判断艉轴承是否过度磨损。

对于不同材料的艉轴承,根据艉轴颈大小,轴承在安装与使用过程中,其极限间隙与轴承衬最小许用厚度有不同的标准,具体的数值详见相关标准。

水润滑艉轴承通常只设有首端密封装置,一般为填料函式密封装置,其结构如图1所示。

油膜振荡的特征及判别方法

油膜振荡的特征及判别方法

油膜振荡的特征及判别方法作者:山东工程学院 曲庆文 马浩 柴山摘要:油膜振荡是大型机电设备出现故障较多的原因之一,本文主要对机电设备中出现油膜振荡的特征及判别方法加以总结论述,以便尽可能地避免油膜振荡的产生,提高机电设备的利用率和生产效率,减少设备的维修时间。

关键词:油膜振荡;设备故障;故障检测1 涡动转轴的涡动通常有惯性涡动、液力涡动和气隙涡动等[1]。

对于轴颈轴承受到动载荷时,轴颈会随着载荷的变化而移动位置。

移动产生惯性力,此时,惯性力也成为载荷,且为动载荷,取决于轴颈本身的移动。

轴颈轴承在外载荷作用下,轴颈中心相对于轴承中心偏移一定的位置而运转。

当施加一扰动力,轴颈中心将偏离原平衡位置。

若这样的扰动最终能回到原来的位置或在一个新的平衡点保持不变,即此轴承是稳定的;反之,是不稳定的。

后者的状态为轴颈中心绕着平衡位置运动,称为“涡动”。

涡动可能持续下去,也可能很快地导致轴颈和轴承套的接触,稳定性是轴颈轴承的重要性能之一,是由于惯性作用的主要例证。

惯性涡动是由于转子系统的不平衡重量引起的惯性离心力P 强迫引起的涡动。

图1所示,矢量P 与瞬时轴的动态挠度oH 的夹角ψ表示惯性涡动的不同位置,夹角ψ随轴的转速nW 变化。

对于小的nW 值,ψ接近于零,当轴的转速小于临界转速时,ψ由零增加至90°,此时力P 可以分解成作用在挠度方向oH 上的力Pr 和垂直于OH 的力Pt 。

Pr 与轴的弹性变形后生成的弹性力相平衡;而Pt 则没有与之平衡的固定力,于是被迫形成“同步涡动”。

当轴的转速达到临界转速nk 时,涡动达到极值;若转速继续增加,超过临界转速nk 后,涡动减小。

此时, Pr 与挠度方向相反,产生自动对中现象,这是柔性轴的特征。

图1惯性涡动由此可知,涡动振幅oH与力P、角度ψ及接触介质有关。

液力涡动又称流体涡动,它是由于轴颈与轴瓦之间润滑油层中液动力所强迫造成的涡动。

图2是一经过理想动平衡(S=H)轴的径向轴颈,且有旋转速度nW。

船舶轴系精度分析报告

船舶轴系精度分析报告

驾照考试科目一理论考试的一些记忆技巧(考前必读)1机动车在道路上发生故障,需要停车排除时,驾驶人应当立即开启危险报警闪光灯并在来车方向设置警告标志(如果是高速路上警告要在车后面的150米之外)。

2上高速路的车最低时速是要求60公里,最高不得超过120公里,如果高速路同方向有2条车道,右侧车的速度范围为60公里到100公里,左侧车的速度范围为100公里到120公里。

如果有同方向有3条的车道,最右侧的速度范围为60公里到90公里,中间的为90公里到110公里,最左侧的为110公里到120公里。

所以超车当然是要从左侧超车。

3只要涉及到罚款的题目不是选罚20到200就是选罚200到2000.20到200的罚款可以和警告同时处罚,200到2000的罚款可以和扣留机动车同时处罚。

4扣车与吊销驾照题目选题方法,只要是车有问题就扣车,如果是人有问题就吊销驾照。

5我现在没有驾照,却驾驶我表哥的车,又被交警抓了,我要处200到2000元的罚款,15日以下的拘留。

我表哥也要处200到2000的罚款,并被吊销驾驶证。

6没有限速标志、标线的城市道路的最高速度为30公里,公路的最高速度为40公里,只有一条机动车道的城市道路最高50公里,只有一条机动车道的公路最高为70公里。

7凡是题目中没有说是在高速路上,而行驶有麻烦的都是选30公里,如果是高速路,题目中有“能见度小于200米”,答案就选60公里,同样的,看到“能见度小于100米”就选“50公里”,“能见度小于50米”就选“20公里”。

8左转开左转向灯,右转开右转向灯,如果紧急停车与雾天行车,雨天行车,还有牵引车时都要开危险报警闪光灯,另外雾天行车还要开近灯光9三个先行原则:转弯的机动车让直行的车辆先行,右方道路来车先行,右转弯车让左转弯车先行。

10机动车不得停车的距离判断:在站点如公交站,急救站都是选30米以内,在易发事故的路段,如交叉路口,转弯路等,都是选50米以内。

11交通事故后,逃逸导致他人死亡处处7年以上15年以下有期徒刑,逃逸情节恶劣处3到7年有期徒刑,违法交通法规导致重大伤亡(而没逃逸)处3年以下有期徒刑。

船舶尾轴承倾斜加工对其动态性能的影响研究

船舶尾轴承倾斜加工对其动态性能的影响研究

中圈分类号:THl33.3文献标识码:A
1引言
船舶尾轴末端悬挂着螺旋桨,由于螺旋桨质量很大而且集 中,在其重力作用下引起尾轴、船体及尾轴承发生变形。通常情况

藤: 甍1
下滑动轴承与轴颈的中心线是平行的,油膜厚度在轴承宽度方向保 持不变。而尾轴与轴承的变形使两者中心线之间产生—个夹角,油 膜厚度在轴承宽度方向上发生变化,改变了轴承润滑油膜厚度和 油膜压力分布,影响轴承的性能。文商眇、文献日、文献嗲湖H对船舶尾 轴承变形对其承载能力、润滑特性和阻尼特性的影响进行了研究。
installed to be
misaligned The inflnence othe bearing on the dynamic stiffness CO--
incline础was efficients and damping pararaeters ofjournat bearing lubrication oil film was researched.The relation be-
度;z一轴承的轴向坐标;U一转子表面的线速度;s一轴
颈的旋转方向的坐标。
取s胡’O;z=Z记;^胡。C;t--r/l-I;q'=C/R;舟击。p
式中:R一转子半径;£一轴承宽度;C一轴承与转子的半径差;
Q一转子自转角速度。 得到无量纲雷诺方程为:
者(∥著)+(})者(矿等)-丁1万0//+磬 (2)
角,(900书)一轴系线与OY轴的夹角。
3油膜刚度和阻尼计算
油膜力发生变化,其增量表示为:f篡如%心鸭y(6) l馘---k,x‘k y+c"X+CryY
式中:J|}i(i扣,,,)一油膜刚度系数,ki一由,方向上单位位移扰
动在i方向所产生的力。c。(i4=x,,,)一油膜阻尼系数,cF一
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船舶轴系推力轴承油膜刚度与综合支承刚度测量朱鸿;邹冬林;卢坤;解忠良;塔娜;饶柱石【摘要】In marine propulsion shafting, the stiffness of the thrust bearing depends on the oil-film stiffness, structure stiffness of the bearing and its base. And, the thrust bearing stiffness only includes the oil-film stiffness. So in this paper, the comprehensive stiffness including both the oil-film stiffness and the bearing and its base structure stiffness is defined as the composite support stiffness. The method of measurement for the oil-film stiffness and the composite support stiffness is investigated and then the experiment is carried by this method in a scaled thrust bearing test board. The good experiment results are obtained. It shows that the oil-film stiffness decreases as the rotational speed rise. The composite support stiffness decreases as the excitation frequency rise and is equal to zero in the base resonance frequency. The oil-film stiffness and the composite support stiffness are approximately equal in low-frequency excitation. Then only the oil-film stiffness may be considered in the dynamic model of the shaft. The composite support stiffness is consider-ably larger than the oil-film stiffness in high-frequency excitation. Then the composite support stiffness mustbe considered in the dynamic model of the shaft and it brings big errors only to consider the oil-film stiff-ness. These conclusions can provide a reference and guidance to the design and dynamic analysis of marine propulsion shafting.%在船舶推进轴系中,推力轴承刚度常取决于其油膜刚度、轴承及其基座的结构刚度.通常所指的推力轴承刚度只包含油膜刚度.因此文中把既考虑油膜刚度又考虑轴承及其基座的结构刚度综合而成的刚度定义为推力轴承综合支承刚度,进而详细给出了推力轴承油膜刚度与综合支承刚度的测量方法.借助此方法,对实验室一缩比的推力轴承实验台的油膜刚度与综合支承刚度进行了测量,获得了良好的结果.实验表明,推力轴承油膜刚度随转速上升而下降;综合支承刚度随外激励频率上升而下降,在推力轴承—基座共振频率处降为零;低频激励时,油膜刚度与综合支承刚度大小近似相等,此时对轴系的动力学建模可以只考虑油膜刚度;高频激励时,综合支承刚度远小于油膜刚度,此时对轴系动力学建模必须考虑综合支承刚度,只考虑油膜刚度会带来较大误差.实验结果对船舶推进轴系的设计及动力学分析有指导意义.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2017(021)004【总页数】9页(P455-463)【关键词】船舶轴系;推力轴承;油膜刚度;综合支承刚度【作者】朱鸿;邹冬林;卢坤;解忠良;塔娜;饶柱石【作者单位】海军驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室, 上海 200129;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所, 上海 200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所, 上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所, 上海 200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所, 上海 200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所, 上海 200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室, 上海200240【正文语种】中文【中图分类】O32船舶推进轴系作为船舶动力转化的“桥梁”,是船舶组件中非常重要的部件,其性能直接制约着船舶的工作效率。

因此对推进轴系的动力学特性分析一直以来都是国内外研究的热点[1-4]。

而船舶推进轴系的动力学特性很大程度上取决于其支承特性。

对于轴系纵向振动而言,推力轴承是轴系振动传递的重要途径之一。

通常螺旋桨工作在非均匀的尾流场中,其纵向力包含纵向静推力和纵向脉动力。

纵向静推力通过推力轴承作用在基座上,使船舶克服水的阻力而前进。

纵向脉动力是船舶噪声来源之一[5],其传递到船体壳上引起结构振动,从而辐射噪声。

其传递路径可归纳为:螺旋桨→推进轴→推力轴承→基座→船壳。

据有关文献报道,船壳的低频声辐射与推进轴系的纵向振动有很大关系[6-7]。

因此推力轴承是轴系与船壳振动耦合的关键部件之一,其刚度特性直接决定了纵向脉动力到船壳结构的传递特性,在振动分析中必须考虑。

而对其刚度特性的理论分析与实验研究有很强的实际意义。

推力轴承由于受到轴承的内部结构以及工作条件等诸多因素影响,其刚度特性比较复杂。

通常认为其刚度取决于油膜刚度、轴承及其基座的结构刚度[8]。

通常情况下均认为轴承及其基座刚度远大于油膜刚度,因此对轴系动力学建模时一般只考虑油膜刚度。

而在某些工况下,只考虑油膜刚度有可能产生很大误差,甚至完全错误的结论[9]。

因此本文把既考虑油膜刚度又考虑轴承及其基座结构刚度综合而成的支承总刚度称为综合支承刚度。

很显然,综合支承刚度不是常数,而是与推进轴系的纵向激励频率有关。

近几十年来,国内外对推力轴承刚度研究不论是理论计算还是实验都进行了大量工作。

文献[10]计算了在周期外载荷下推力轴承油膜厚度、油膜压力随时间的变化以及油膜刚度与阻尼随油膜厚度的变化,并进行了实验研究。

文献[11]理论分析了推力轴承的角钢度及变形。

文献[12]对推力轴承进行了实验,研究表明随着转速的升高,最小油膜厚度增大。

文献[13]对表面层为复合材料的推力轴承进行了油膜测量实验。

文献[14]仿真研究了船舶轴系推力轴承的油膜压力分布规律及承载能力的影响因素。

文献[15]研究了推力轴承三维热弹流润滑性能及其振动噪声特性。

文献[16]仿真研究了离心压缩机推力轴承油膜厚度、轴瓦温度及转子轴向位移随转速的变化规律并进行了实验。

文献[17]实验研究了汽轮机推力轴承的轴瓦温度分布规律。

文献[18]实验研究了推力轴承油膜厚度、压力及温度随转速的变化规律。

文献[19]利用反射式光纤传感器对推力轴承油膜厚度进行测量。

文献[20]对大比压推力轴承进行实验研究,测量了不同工况下轴承工作压力、工作温度及油膜厚度等参数。

目前已有公开文献多数均是针对推力轴承油膜刚度的研究,针对推力轴承综合支承刚度的研究非常少。

在轴系动力学建模时,支承刚度通常只考虑油膜刚度,在大多数情况由此引起的误差不大,但是在中高频激励时,容易激起轴承基座的固有频率而使基座变“软”[9],此时有必要考虑综合支承刚度。

这种现象对于纵向振动尤为明显,准确估计推力轴承的综合支承刚度是纵向动力学分析可靠的关键之一。

但是当前船舶工程应用中对于何时采用油膜刚度,何时采用综合支承刚度作为纵向振动分析的边界条件尚无定论,综合支承刚度与油膜刚度之间的相互关系也不明确。

由于推力轴承综合支承刚度涉及油膜刚度、轴承及基座结构刚度及其相互的耦合作用,因此很难从理论上对其进行分析。

基于上述原因,本文从实验角度出发,给出了推力轴承油膜刚度及综合支承刚度的测量方法,借助此方法,对实验室一缩比推力轴承实验台的油膜刚度及综合支承刚度进行了测量,获得了良好的结果。

实验结果对船舶推进轴系的设计及动力学分析有指导意义。

油润滑推力轴承动态特性测试实验台是依照某实际船舶推力轴承按1:4模型制造而成,如图1与如图2所示。

主要结构由电机、联轴器、联接法兰、推力轴承、圆锥滚子轴承及推力加载盘等部件组成。

其中圆锥滚子轴承连接转动轴与静止轴,实现动静部件的分离,从而方便在静止轴上施加静态或动态载荷。

该实验台既可以通过推力加载盘处的空气压缩弹簧加载静态载荷,也可以在轴末端通过激振器施加动态载荷。

实验台最大加载静推力为3 t,最大转速为400 rpm,最小转速为50 rpm。

推力轴承为油润滑可倾瓦轴承,推力瓦块为扇形瓦,一共4块,采用单点支承。

瓦块外径为260 mm,内径为90 mm,与推力环间总间隙为0.30~0.45 mm。

润滑油供油时采用外置油泵,外循环冷却方式,润滑油压力为0.1~0.2 MPa,流量为60~100 L/min。

实验台中的推力轴承处与电机端相连接联轴器采用的是纵向刚度偏小的梅花形弹性联轴器,因此可以认为其只传递扭矩而不传递纵向力(这点也被实验所证实),从而分析时可以从这里断开以简化问题。

油膜测试采用载荷增量法,其原理是指分别在轴末端沿轴向作用一个静载荷,测量出每次加载时推力轴的轴向位移,这样可以求得单位力下轴的轴向位移,从而得到刚度系数[9]。

利用此方法的前提是在稳定工作条件下施加静载荷。

前文曾经指出弹性联轴器纵向刚度小,相对于推力轴承刚度而言,可看作自由边界,因此将模型从推力轴承和弹性联轴器处断开,简化为两自由度模型。

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