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1、第39卷第5期2010年10月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．5Oct．2010船舶主推力軸承徑向支撐軸承潤滑性能分析周建輝1，姜濤2。張少凱2(1．中國艦船研究設計中心，武漢430064；2．海軍駐426廠軍代表室，遼寧大連116011)摘要：通過理論分析結合Matlab編程，對大型船舶推力軸承的徑向支撐軸承主要工況潤滑狀態(tài)進行分析和研究，得到支撐軸承在同一垂向載荷和不同的轉速下油膜厚度、油膜壓力等主要潤滑參數的分布規(guī)律。關鍵詞：徑向支撐軸承；Reynolds方程；Matlab；潤滑性能中圖分類號：U664．21文獻標志碼：A文章編號：167l一7953(
2、20lo)05—0088—04主推力軸承的運轉潤滑性能對軸系的正常運轉有重要影響，它一般由兩部分組成：承受軸向推力(拉力)的止推軸承；承受徑向載荷的徑向支撐軸承。止推軸承受軸向力，載荷方向與軸中心線平行，其結構見圖1，徑向軸承受徑向力，載荷方向與軸中心垂直。正常運轉時，軸頸和軸瓦被一層油膜完全隔開，并在油膜中產生流體動壓力，借以平衡外載荷。船舶的大型化，使得船舶主推力軸承朝著大推力高比壓的趨勢發(fā)展，其徑向支撐軸承的工況愈加惡劣，所以有必要對其潤滑性能進行分析Ll。4j。以某船為例，利用理論分析結合Matlab編程，對主推力軸承的徑向支撐軸承主要工況潤滑狀態(tài)進行分析和研究。1234567j)fj
3、、(Ll-法蘭；2-后支撐軸承；3-正車推力塊；4-推力軸；5一倒車推力塊；6-前支撐軸承；7-法蘭圖1止推軸承與徑向軸承結構示意圖該船共有4套軸系，左右對稱布置。各支撐徑向軸承的軸瓦本體采用25號鋼，軸瓦內表面澆注有巴氏合金層。軸瓦內徑515mm；軸瓦長度315mm；軸承半徑間隙O．40mm。為簡化計算，取單側軸系數據進行計算，由軸88收稿日期：2010—07—29修回日期：2010-09-01作者簡介：周建輝(1974一)，男，博士，工程師。研究方向：船舶動力裝置E-mail：jhzhou．2005@163．corn系校中計算和實船負荷測量可知各推力軸承前、后支撐徑向軸承的徑向載荷如下：外
4、側推力軸承前支撐軸承，50．15kN；外側推力軸承后支撐軸承，72．43kN；內側推力軸承前支撐軸承，68．37kN；內側推力軸承后支撐軸承，66．81kN。每個徑向支撐軸承的主要運行工況及其他條件見表l。表1支撐軸承主要已知條件工況／。橢r．rain速-。，支琴黧手躺篇率慧1支撐軸承潤滑流體分析及簡化1．1流體模型中粘度簡化分析該軸承所用潤滑油為LTSA68號汽輪機油，用經典的Walter公式對潤滑液體粘性隨溫度變化的特性進行分析和估算，可得到得該牌號汽輪機油粘性隨溫度變化擬合成曲線，見圖2。滑油溫度／℃圖2LTSA68號汽輪機油粘性隨溫度變化船舶主推力軸承徑向支撐軸承潤滑性能分析——周建輝
5、，姜濤，張少凱由圖2可見，隨著溫度的升高，滑油粘度不斷下降。因為粘度是流體潤滑計算中的一個重要參數，對流體的潤滑特性有重要影響，而在軸承的實際工作中，滑油的溫度是變化的，其粘度也隨之變化，所以，本文計算中潤滑油的粘度取滑油在最惡劣工況時，即當油溫為70℃時所對應的粘度0．00165Pa·s。I．2流體分析模型流態(tài)分析根據滑動軸承的流體動力潤滑理論可知：R已血一出(1)7式中：R‰——臨界雷諾數；廠流體密度；【卜流體線速度；JIl曲——最小液膜厚度；廣流體粘度。用R‰來判斷流體動力潤滑軸承的潤滑液的流態(tài)；一般在徑向軸承和推力軸承設計中取過渡區(qū)域的臨界雷諾數R島nin為580～800。由徑向支撐軸
6、承的已知條件和式(1)可得到在穩(wěn)定工況下徑向軸承的雷諾數估算值，見表2。表2支撐軸承的雷諾數估算表軸承直徑／轉速／粘度／最小油膜雷諾類型m(r·rainl)(Pa·s)厚度／×106nl數支撐軸承0．542100．0165258．5由表2可見，支撐軸承的雷諾數估算值為8．5，遠小于臨界雷諾數R‰。值580～800，本次研究的支撐軸承的潤滑油流態(tài)為層流。由軸承的受力狀態(tài)和流體分析及簡化，取軸承在惡劣T況下進行潤滑性能計算，此時軸承所承受的負荷為最大負荷73．43kN，軸承的油溫為最高油溫70℃，其對應的潤滑油粘度為O．0165Pa．S。2支撐軸承理論分析及數值求解2．1支撐軸承潤滑流體模型由滑動
7、軸承的流體動力潤滑理論可知，當支撐軸承處于穩(wěn)定的層流工作狀態(tài)時，其與軸之間的潤滑流體滿足流體動力潤滑狀態(tài)下的雷諾方程【”]，即：丟(等髦)+麥(等髦)一6u差c2，對方程(2)進行量綱一量化處理，令R—z／9，O≤q9≤2兀；名一z／詈，一1≤2≤1；=h／c，h=c+ecosO；萬一戶／‰，PO掣。支撐軸承的流場雷諾方程的量綱一量化的形式如下：品(五3騖)+(導)2麥(無3髦)一籌c3，2．2程
