艉轴油润滑和水润滑优缺点对比
CFD辅助船舶艉部水润滑轴承设计的研究
、彭晋民等
[3 ]
对
当前水润滑橡胶轴承的发展现状进行了描述 , 总结了 水润滑橡胶轴承具备的优缺点 。杨和庭 、唐育民
[4 ]
通
过分析船舶艉管轴承的受力和描述船舶艉管轴承的受 力计算 , 给出了水润滑橡胶轴承的设计公式轴承受力 的计算公式及确定轴承间距的公式 。张国渊 、袁小 阳
[5 ]
以 4 腔 、毛细节流形式下的深腔动静压轴承为研
摘要 : 船舶艉轴系统多采用水润滑 。利用 CFD 分析了水润滑下低速重载轴向半开槽轴承和轴向全开槽轴承在相同 偏心率下轴承凹槽结构对轴承内部温度和承载能力的影响 。结果表明 : 全开槽轴承温度较低 , 说明轴向凹槽对于轴承的 冷却起着决定性的影响 ; 下半部分光滑的半开槽轴承比全开槽轴承的负载能力大 , 半开槽轴承有一个连续的压力分布 , 允许水力膜产生连续的动压力 , 使得轴承的负载能力较高 。通过利用 CFD 对水润滑轴承进行数值模拟 , 比较 2 种不同 开槽轴承的润滑状态和水动力特性 , 为水润滑轴承的设计和选型提供了有参考价值的各种参数 。 关键词 : CFD; 水润滑轴承 ; 辅助设计 中图分类号 : TH133113 文献标识码 : A 文章编号 : 0254 - 0150 ( 2008 ) 5 - 072 - 5
1 τ ・ def ( u ) 2
u + ( u)
T
( 3) ( 4) ( 5)
布至轴表面 , 入口温度设为 308 K, 除旋转墙面外所 有壁面均设为等温 , 且温度为 308 K。按照传统的流 动状态的判断方法 , 水润滑轴承内的流动状态为湍 流。 112 湍流模型可靠性 湍流模型的数值模拟的准确性和可靠性受到数值 模拟过程中各种因素影响 。首先采用了湍流模型对充 分发展管流的湍流流动进行了数值模拟分析 。研究对 象为二维轴对称管内流动 , D 为管内直径 , L 为计算 范围的长度 。在此计算中 , L /D = 150。通 过 流 管 直 径 D 以及中心线速度 U c 所算得的雷诺数近似等于 7 000 (用平均速度 U b 算得的雷诺数等于 5 300 和用 剪切速度 Uτ 算得的雷诺数等于 360 时的计算结果 ) 。 在管壁上 , 对于所有的速度均为无滑移边界条件 , 速 度大小为 0。由于此处考虑的充分发展的管流与流动 的方向是一致的 , 所以进行数值实验研究的计算领域 必须足够长 。计算分析时 , 选择非均匀网格结构 , 在 靠近墙边界处的网格细化以解决墙边界处速度的突 变 。数值实验研究表明 , 当计算区域网格节点总数大 于 50 万时 , 模型的节点数对数值模拟研究的结果没 有影响 。所有变量均假设关于流管中心线对称 。固体 边界均被假设为无滑移边界 , 在墙边界处的平均轴向 速度以及湍流动能均为 0。 11211 管内湍流流动平均流动性质对比分析 ε湍流模型 ) 将预测结果与 H reyna (低雷诺数 k 2 和 Eggels 等 (直接数值模拟 ) 的结果进行了比较 。 表 1 给出了通过不同的数值实验研究和实验测试得到 的一些管内湍流流动平均流动的性质 。表 1 中 , U b π 2 为平均速度 , U b =
滑动轴承常用的4种润滑方式
滑动轴承常用的4种润滑方式滑动轴承是一种常见的机械装置，用于减少机械摩擦和磨损。
为了确保轴承的正常运转，润滑是非常重要的。
目前，常用的滑动轴承润滑方式主要有四种，分别是干摩擦、润滑脂润滑、润滑油润滑和固体润滑。
本文将对这四种润滑方式进行详细介绍。
一、干摩擦干摩擦是指在滑动轴承工作时没有使用任何润滑剂，直接由金属表面的接触来承载和传递载荷。
干摩擦的优点是简单、无需润滑剂，适用于一些特殊环境下，如高温、低温和真空环境。
然而，干摩擦也存在一些缺点，比如摩擦系数大、摩擦噪音大、易产生磨损和热量等。
因此，在一般情况下，干摩擦方式并不常见。
二、润滑脂润滑润滑脂润滑是指在滑动轴承工作时，将润滑脂涂抹在轴承表面以形成润滑膜，减少摩擦和磨损。
润滑脂具有黏度高、附着性强、耐高温、耐水洗等特点，适用于高速、高温和重载工况下的滑动轴承。
润滑脂润滑的优点是操作方便、润滑效果稳定、密封性好，但也存在润滑膜容易破坏、摩擦功耗大等缺点。
三、润滑油润滑润滑油润滑是指在滑动轴承工作时，使用润滑油进行润滑。
润滑油具有黏度低、流动性好、散热性好等特点，适用于高速、高温和低摩擦工况下的滑动轴承。
润滑油润滑的优点是润滑效果好、摩擦功耗低、寿命长，但也存在润滑膜容易破坏、易泄漏和对环境污染等缺点。
因此，在选择润滑油时，需要根据轴承的工作条件和要求进行合理选择。
四、固体润滑固体润滑是指在滑动轴承工作时，使用一层固体润滑剂来减少摩擦和磨损。
常用的固体润滑剂有固体润滑膜、固体颗粒和固体润滑添加剂等。
固体润滑的优点是摩擦系数低、润滑效果持久、适用于高温和真空环境，但也存在润滑剂易脱落、摩擦噪音大等缺点。
因此，在使用固体润滑剂时，需要注意选择合适的润滑剂和施加方法。
滑动轴承常用的四种润滑方式分别是干摩擦、润滑脂润滑、润滑油润滑和固体润滑。
每种润滑方式都有其适用的工作条件和优缺点，选择合适的润滑方式对于轴承的正常运转和寿命具有重要意义。
在实际应用中，需要根据轴承的工作条件和要求，综合考虑各种因素，选择最佳的润滑方式。
船舶尾轴管
⒊铁梨木尾轴承
木质坚韧，耐海水腐蚀，在海水中与铜合金之间的磨擦系数
很小，不伤铜套。但价格昂贵。其次，当在轴承与轴套间进 入砂粒时，磨损速度显著增加，因此不适用于近海工作。 铁梨木在尾管衬套中的布置多采用桶形排列，板条厚度为 15～ 25mm ，宽度为 60～80mm 。板条宽度基本相同，镶嵌 紧密。纵向接缝在一条直线上，在85％的板条长度应插不进 0.10mm 塞尺。板条背面与衬套内孔也应紧密贴合，其不贴 合区不可超过总面积的 20％，且不应集中一处。板条间应装 有青铜或黄铜止动条 (2～ 3根)。止动条长度等于轴承全长， 径向厚度约为铁梨木厚度的 60％，且不应大于铁梨木允许极 限间隙时的板条厚度。 铁梨木板条之间开有冷却水槽（除轴承下部60°范围内）。 板条总长度应使板条在轴向留有2～8mm的膨胀间隙。 在加工、安装和修理过程中应使铁梨木处于湿润状态，以免 干裂。
⒈白合金尾轴承
⑴结构：内河船舶的衬套材料常用青铜或黄铜，海
船大多采用钢、铸铁或球墨铸铁。采用铸铁或球墨 铸铁材料时，应先将衬套的内表面进行电化学阳极 腐蚀特殊处理(去石墨处理)，然后浇铸白合金。为不 使白合金脱落，在轴承衬套上开有纵向和横向的燕 尾槽。沿轴线方向开有油槽，使滑油能够均匀分布。 滑油孔开在衬套不受压力一边，供半圆形油槽注油， 并与轴向油槽相通。 ⑵特点：白合金轴承耐磨性很好，不伤轴颈；抗压 强度相当高；散热好，极少发生因摩擦发热而烧轴 的事故，寿命长，锡基合金的使用寿命相对较长。 白合金轴承的缺点是制造、修理复杂，而且价格昂 贵。
⑶白合金轴承的一些问题
①白合金尾轴承衬套的外圆在安装时应与尾管紧密配
合；前衬套的前端做成凸肩，使其与尾管紧密配合并 用止动螺钉与尾管紧固；后衬套的后端往往具有法兰， 以螺柱紧固于尾管上，否则衬套可能会随轴转动，发 热甚至烧毁。 ②白合金轴承长度应满足有关要求。 ③白合金尾轴承的安装间隙与允许极限间隙可参照表 2－25，也可按经验公式计算： △＝0.001d+0.50 mm 式中d为轴颈直径，mm ④轴承衬套厚度用下式计算： m＝(0.06～0.11)d mm 式中d为轴颈直径，mm
油润滑艉轴轴封漏油、漏水的应对措施
磨损 等 ， 须 立 即采 取阻 止 滑油 泄漏 的 有效 措施 ， 必 坚持 到 坞修 时再 彻底 修 复 。
（ ） 轴封 漏油 １后 后 轴 封漏 油 ， 是 密封 圈失 效 ， 没有 ＃Ｓ密封 圈 且 ３ 或 Ｓ密 封 圈也失 效 。
・ 正 常情 况 （ Ｉ 封 圈有 效 ）＂Ｓ密封 圈不 工 作 ｛ ３密 ， ３
・ ｌ 作 可靠 ， 括耐磨 、 擦 功小 、 热好 等 ； 工 包 摩 散
・ 密 封元 件 跟踪 性 好 ，艉 轴 一定 范 围 内下 沉 、 跳 动 、 向窜 动时 仍能 保持 良好 密 封 。 轴
目前船 舶 的艉 轴 密封 装 置 ，广泛 采 用辛 泼 莱克 司 （ｉ ｌ ） 皮碗 式 密 封 装 置 ， 构 简 单 ， 封 效 果好 ， Ｓｍｐｅ 型 ｘ 结 密 摩擦 损 失功率 少 ， 使用 寿命 较 长 。
维普资讯
油 润 滑 艉 轴 轴 封 漏 油 、 水 的 应 对 措 施 漏
上 海 远 洋 运 输 公 司 沈 汉 德
大 型船 舶艉 轴 承都采 用 白合 金轴 承 ， 滑油 润 滑 。 艉 轴必须 设 置密封 装 置 ， 作用 是 ： 其 ・ 润滑 和冷 却艉 轴 与艉 轴承 ， 减轻 摩 擦 ； 器并 通过 管 路进 入 密 封 油循 环 柜 ；密 封油 循 环柜 内的
滑油 中 。
图 ３ 双 安 全 式 后 轴 封 滑 油 管 路 布 置
ｃｏ ｅ ｌｓｄ
（） ２ 前轴 封 （ 准型 见 图 ２ 标 ） 两 道 密 封 圈 ， 向后 （ 向 ， 同 ） ， 止 滑 油 向 都 艉 下 翻 阻 外 泄漏 。设 置 密封 油循 环柜 和循 环 器 。
（ 唇边 被 壮 ３与 ＂Ｓ密 封 圈之 间 来 自重 力油 柜 的滑 油 压 ３
船舶尾轴_水润滑_作用原理_概述说明以及解释
船舶尾轴水润滑作用原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对船舶尾轴水润滑作用原理进行概述说明和解释。
船舶尾轴是船舶推进系统的重要组成部分，起到传递动力和驱动螺旋桨的作用。
而水润滑技术在尾轴润滑中具有重要地位，可以降低运行摩擦，提高系统效率。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、船舶尾轴水润滑作用原理概述说明、尾轴水润滑技术的优势与挑战、尾轴水润滑技术在船舶工程中的应用与前景展望以及结论。
其中，引言部分将介绍文章的背景和目的，为后续内容打下基础。
1.3 目的本篇文章的目的是对船舶尾轴水润滑作用原理进行全面介绍和解析。
通过对水润滑技术及其应用背景的探讨，我们将深入研究尾轴润滑机理，并剖析其优势和挑战。
同时，通过应用案例分析和技术发展趋势展望，为船舶工程中尾轴水润滑技术的应用提供指导和建议。
感谢您阅读本文的引言部分。
在接下来的章节中，我们将进一步深入探讨船舶尾轴水润滑作用原理，希望能够为读者提供有价值的信息和见解。
2. 船舶尾轴水润滑作用原理概述说明：2.1 尾轴润滑的基本概念与定义：船舶尾轴水润滑是指在船舶运行过程中，利用水作为润滑介质来减少尾轴与轴承之间的摩擦和磨损。
它是一种现代化的尾轴润滑方式，相比于传统的油脂或液态润滑油，在环境保护和能源消耗方面具有重要优势。
2.2 水润滑技术及其应用背景：水润滑技术在工业领域已经广泛应用，并在船舶工程中得到推广和应用。
由于环境保护意识的增强以及相关法规对污染物排放限制的提高，传统的尾轴润滑方式受到了限制。
而采用水作为尾轴润滑介质可以有效地降低对海洋环境的污染，并具有更好的兼容性和可持续发展性。
2.3 尾轴润滑作用原理和机理解释：尾轴水润滑通过将清洁的水引入尾轴的润滑环境中，形成一层水膜来减小尾轴与轴承之间的接触面积，从而降低了摩擦和磨损。
此外，密封系统的设计和优化也是确保水膜稳定性和有效润滑的关键因素。
水润滑具备以下主要作用原理：1. 液体弹涌效应：当尾轴旋转时，在尾轴与轴承之间形成高速流动的水流，这种流动在垫片或密封处产生液体弹涌。
七种轴承润滑方式优点缺点以及适用场合
七种轴承润滑方式优点缺点以及适用场合轴承是机械设备中非常重要的部件，用于支撑和减少机械设备的摩擦。
为了保证轴承的正常运行，润滑是必不可少的。
根据润滑方式的不同，可以分为七种轴承润滑方式，它们分别是：润滑油润滑、润滑脂润滑、干摩擦润滑、固体润滑、水润滑、气体润滑和混合润滑。
下面我们将逐一介绍这七种润滑方式的优点、缺点以及适用场合。
1.润滑油润滑：润滑油润滑是通过在摩擦表面形成润滑油膜来减少摩擦和磨损。
优点包括摩擦小、寿命长、适用于高速运转的轴承等。
缺点是当轴承运行在高速、高温或高粘度等特殊工况下时，润滑油的润滑效果会下降。
适用场合包括高速轴承、高温轴承和高负荷轴承等。
2.润滑脂润滑：润滑脂润滑是将固态润滑剂和润滑油混合制成的一种半固态润滑剂，适用于一些无需频繁维护和加油的轴承。
优点包括使用方便、不易漏油和长期稳定性好等。
缺点是当润滑脂老化或温度过高时，润滑效果会下降。
适用场合包括需要长期润滑、密封性要求较高和不易清洁的轴承。
3.干摩擦润滑：干摩擦润滑是通过在摩擦表面形成固态润滑膜来减少摩擦和磨损。
优点包括不需润滑剂、使用温度范围广和不受污染影响等。
缺点是摩擦力较大、容易产生干磨损和适用条件有限。
适用场合包括高温、高速且污染较严重的环境。
4.固体润滑：固体润滑是将固态润滑剂直接应用于摩擦表面的一种润滑方式。
优点包括使用方便、不易泄漏和摩擦系数低等。
缺点是润滑效果随温度变化较大、容易形成沉淀和难以进行在线监测等。
适用场合包括高温、高速和重载等特殊工况。
5.水润滑：水润滑是使用水作为润滑介质的一种润滑方式。
优点包括环境友好、无毒无污染和不易燃烧等。
缺点是水的润滑性能较差、易蒸发和对金属腐蚀等。
适用场合包括低速、低温和密封要求严格的轴承。
6.气体润滑：气体润滑是通过气体形成气体隔离膜来减少摩擦和磨损。
优点包括摩擦小、适用于高速运转和密封性好等。
缺点是对气体压力和流量要求较高、不能很好地保护轴承和适用条件较窄等。
轴承润滑形式
轴承润滑形式
轴承润滑形式指的是轴承在运转过程中使用的不同类型的润滑方式。
常见的轴承润滑形式有干式润滑、液体润滑、半液体润滑和气体
润滑等。
干式润滑主要是指轴承内部无需使用润滑油或润滑脂，而是采用
固态润滑剂或陶瓷材料等。
这种润滑形式在一些高温和高速的工作环
境中常常采用。
液体润滑是指轴承内部需要加入润滑油或润滑脂等滑动剂的方式。
这种润滑方式具有润滑效果好、摩擦力小等特点。
在一些工业领域，
如机械制造、汽车等领域，液体润滑是最常见的润滑形式。
半液体润滑是介于干式润滑和液体润滑两者之间的一种方式。
它
使用一定量的润滑油或者水，在半干的状态下对轴承进行润滑，这种
形式的润滑特别适用于重载的和低速运动的机械设备。
气体润滑是另一种常见的轴承润滑形式。
它主要是利用气体，如
空气、氮气等，在轴承和外部环境中形成气膜来实现轴承的润滑。
这
种润滑形式适用于高速轴承、高温轴承等环境。
不同的轴承在不同的工作环境下适用的润滑方式也不同，明确润
滑形式可以提高轴承的使用效率，并延长轴承的使用寿命。
知识点4艉轴管(stern tube)装置的检修.
（三）油润滑艉轴管装置的检修
1.白合金艉轴承的检修 2.密封装置的检修
任务十一 节船舶轴系的检修
（三）油润滑艉轴管装置的检修
1.白合金艉轴承的检修
白合金艉轴承的主要损坏形式有过度磨损、擦伤、裂纹和剥落、烧熔等。 白合金艉轴承产生磨损后艉轴承间隙增大，检测后与规定对照，以判断其使用性。 白合金艉轴承产生过度磨损、剥落和严重嚷伤时应予以修换。
任务十一 节船舶轴系的检修
四、艉轴管装置的检修
（一）艉轴管装置的组成
1.艉轴管
艉轴管本体可用铸钢( ZG230-450)、铸铁（HT250、QT450-10）、20号钢管或船用钢板焊 接而成。
2.艉轴承
单轴系艉轴承制成两段：艉前轴承和艉后轴承。艉前轴承位于艉轴管前端，较短；艉后轴承 位于艉轴管后端，较长。 (1)水润滑艉轴承水润滑艉轴承衬的材料主要有铁梨木、层压胶木、橡胶、合成材料（尼龙、 赛龙等）。 (2)油润滑艉轴承 油润滑艉轴承常采用白合金、青铜、铸铁作为艉轴承材料，其中以白合 金应用最广泛。白合金艉轴承的长度应不小于艉轴直径的2倍。
(2)层压胶木艉轴承的检修
层压胶木艉轴承磨损后艉轴承间隙和板条厚度均应符合规定。
(3)橡胶艉轴承的检修
橡胶艉轴承磨损后艉轴承间隙应符合规定。
(4)赛龙艉轴承的检修
赛龙艉轴承磨损后的艉轴承极限间隙应符合的规定。
任务十一 节船舶轴系的检修
的结构 水润滑艉轴承只设首端密封装置。广泛采用传统的填料函式密封装置 (2)填料函式密封装置的检修 换新填料时的安装要点： ①每圈填料的长度应恰好两端对接。长度不足，两端出现间隙而密封不良；过长，又 会出现两端搭接造成安装困难。 ②各道填料的接口应相互错开。 ③压盖衬套内圆面不得与艉轴接触，上、下、左、右间隙应相等。 ④压盖安装后应前后移动灵活，无卡阻。 ⑤填料函装妥后，压盖法兰平面与艉轴管端面间的各点距离应相等。 ⑥按一定对角顺序上紧压盖螺母，使之均匀压紧填料。
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艉轴赛龙COMPAC水润滑系统和标准油润滑白合金艉轴系统的比较
COMPAC系统图:
FWD Seal
COMPAC BEARINGS
Shaft Coating
Water Flow
Shaft Liners
Sea Water from Water Quality Package
赛龙水润滑COMPAC系统提供给船东如下好处:
1. 零污染风险:
COMPAC推力轴承摒弃了艉管滑油,润滑剂采用海水润滑.从而保证船东或操作者,不会因为艉管漏油而触犯环境保护法律,惹来巨额罚款.
2. 免除艉轴后密封及综合维护保养:
COMPAC系统没有后密封,只有前密封.避免了传统后密封的多箱式拦油装置,并将油回抽到船内处理的繁杂工作.
3. 避免滑油变质的问题:
水润滑COMPAC系统,解除了传统海水渗入艉管稀释滑油,更换滑油的担忧
4. 避免艉管油的取样:
存储,和消除烦恼:因为是水润滑,所以不用考虑传统的取油样化验,监控油样,
设置压力油柜压力监控,保持储油柜的滑油充足,处理销毁废弃滑油等等繁琐的工作.
5. 没有灾难性的轴损毁现象:
如果是严重的轴承损毁现象发生在白合金或增强塑料轴承上,会产生大量的热,并损毁轴及轴承.但因为赛龙COMPAC聚合体在低温情况下比金属及其他非金属轴承材料都软,在轴承失效时不会产生大量的热,以此可以避免灾难性的事故。
6. 可预见的轴承磨损寿命:
赛龙超过25年的高分子聚合物轴承制造经验,使得赛龙COMPAC系统能达到或
超过10年的船舶码头周期。
7. 单键设计的COMPAC系统缩短进坞维修时间:
赛龙的单键COMPAC系统在检查和更新轴承时都可以在不拔轴的情况下进行.最初应用到”Disney Cruise Lines”的赛龙COMPAC系统两半式的设计,轴承拔出,检查,重新装入总共才用了几个小时。
8. 易加工和安装：
赛龙COMPAC材料在车床上加工干净整洁,不会产生飞屑. COMPAC比白合金轴承轻很多能在液氮冷冻下,快速简便的安装。
9. 广泛的参考：
赛龙COMPAC轴承系统广泛应用于海军和海岸巡逻设备上.当今,世界范围内的商船也在因防污染条款的限制越来越多的选择COMPAC系统.我们有大量的商船业绩表。
10. 健全的船籍社认证支持：
赛龙COMPAC轴承拥有全球所有主要船籍社的认证。
11. 耐磨性：
针对于所有弹性材料,赛龙COMPAC轴承碰到硬质颗粒会自我凹陷并反弹,让颗粒顺利冲刷清除,不会使颗粒镶嵌在轴或轴承上从而保护轴面光滑。
12. 对于偏心和边载的强耐受性：
赛龙COMPAC轴承是白合金弹性的50倍,是普通非金属轴承屈服强度的3倍左右. COMPAC轴承在边载状况下的微量偏心,该边载可以被分散,在轴承上的承压会被降低,避免了传统的轴剧烈摩擦现象的产生。
2.水润滑COMPAC艉轴系统Vs.油润滑白合金艉轴系统
的使用成本比较:
COMPAC WATER SYSTEM 使用成本OIL LUBRICATED SYSTEM 使用成本
主要维护工作:检查水流量;维修水泵等. 主要维护工作:1.检查和维护油位高度;
2.油样定期取样化验分析.
3.油泵维修及保养.
4.漏油处理. 等等
定期维护费用: 定期维护费用: 2—3年: 2—3年:。