高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究

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1、西安科技大学硕士学位论文高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究专业名称：固体力学作者姓名：张楠指导教师：李明论文题目：高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究专业：固体力学研究生：张楠（签名）指导老师：李明（签名）摘要本文以高比压水润滑橡胶轴承为研究对象，基于橡胶衬层的弹性变形假设以及流体动力润滑理论，建立了水润滑橡胶轴承弹流润滑模型。采用数值分析的方法，讨论了橡胶弹性内衬变形对轴承润滑及承载的影响，研究了轴承在不同运动参数、结构参数以及工况参数下的弹流润滑性能，最后计算了轴承的动力学系数，其主要内容和结论如下：(1)采用有限差分法对轴承数学模型就行了数值计算，通过对

2、水膜压力和膜厚曲线进行分析，得出结果表明：考虑橡胶衬层的弹性变形后，轴承内水膜厚度适量增大，水膜压力明显减小，并且水膜承载区域变大。另外，最小水膜厚度位置明显延后于刚性支承。(2)以某船用橡胶轴承为研究对象，分析了轴承荷载、转速与偏心率之间的关系，研究了高比压情况下参数变化对水润滑橡胶轴承弹流润滑特性的影响。结果表明：低速重载时，轴颈中心工作位置较低，并且伴随轴承的载荷或者转速增大，其动压效应越显著；水膜破裂位置随着荷载的增大而靠前，相反，随着速度的增大而延后；随着橡胶衬层变薄，轴承的承载能力变强，随着长径比变大，轴承单位面积的承载能力也逐步增大；轴颈倾斜时，轴承轴向压

3、力呈尖角分布，会在局部产生较高的压力，不利于轴承的工作，轴颈倾斜量越大，水膜压力和膜厚分布越不均匀，支撑力集中越明显。(3)在外界小扰动情况下建立水润滑橡胶轴承动态雷诺方程，运用有限差分法计算了轴承的刚度和阻尼系数，并进一步研究了参数变化对橡胶轴承刚度和阻尼的影响。主要结果显示：轴承长径比范围在3到4时，水润滑橡胶轴承的动态系数趋于平稳，并且橡胶衬层的弹性变形致使得交叉阻尼大小不再相等，另外，随着偏心率和倾斜量的变大，主刚度和主阻尼与之为非线性递增关系，交叉刚度和交叉阻尼与其呈现出非线性递减关系。关键词：橡胶轴承；水润滑；弹流润滑；高比压研究类型：应用研究本文的研究得到

4、国家自然科学基金项目(No.11372245)及陕西省自然科学基金(No.2014JM1015)的资助。Subject:ElastohydrodynamicLubricationofWater-LubricatedRubberBearingUndertheHighSpecificPressureSpecialty:SolidMechanicsCandidate:ZhangNan(Signature)Supervisor:LiMing(Signature)ABSTRACTBasedonReynoldsequationandWinklerassumption,theelas

5、tohydrodynamiclubricationmodelofthewater-lubricatedbearingwasestablished,whichdescribesthesituationofthehighspecificpressure.TheinfluencewhichisonbearinglubricationandloadweremainlyinvestigatedbyusingthenumericalapproachbecauseoftheelasticdeformationofRubberlining.After,theElasticlubrica

6、tionperformanceofbearingwasanalyzedunderthedifferentparameters.Atlast,thestiffnessanddampingofthebearingwerecalculatedbythefinitedifferencemethod.Themaincontentsandcontributionsaresummarizedasfollows:(1)Themathematicalmodelofbearingwascalculatedbythefinitedifferencemethodandthecurvesofwa

7、terfilmpressureandwaterfilmthicknesswereanalyzed.Thenumericalresultsshowthatthewaterfilmthicknessincreasedmoderately,thewaterfilmpressuredecreasedobviously,thebearingareaofwaterfilmwasenlargedandthepositionoftheminimumfilmthicknessmovesbackwardafterconsideringtheelasticde