船舶主推力轴承径向支撑轴承润滑性能分析.pdf

《船舶主推力轴承径向支撑轴承润滑性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第39卷第5期2010年10月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．5Oct．2010船舶主推力轴承径向支撑轴承润滑性能分析周建辉1，姜涛2。张少凯2(1．中国舰船研究设计中心，武汉430064；2．海军驻426厂军代表室，辽宁大连116011)摘要：通过理论分析结合Matlab编程，对大型船舶推力轴承的径向支撑轴承主要工况润滑状态进行分析和研究，得到支撑轴承在同一垂向载荷和不同的转速下油膜厚度、油膜压力等主要润滑参数的分布规律。关键词：径向支撑轴承；Reynolds方程；Matlab；润滑性能中图分类号：U664．21文献标志码：A文章编号：167l一7953(

2、20lo)05—0088—04主推力轴承的运转润滑性能对轴系的正常运转有重要影响，它一般由两部分组成：承受轴向推力(拉力)的止推轴承；承受径向载荷的径向支撑轴承。止推轴承受轴向力，载荷方向与轴中心线平行，其结构见图1，径向轴承受径向力，载荷方向与轴中心垂直。正常运转时，轴颈和轴瓦被一层油膜完全隔开，并在油膜中产生流体动压力，借以平衡外载荷。船舶的大型化，使得船舶主推力轴承朝着大推力高比压的趋势发展，其径向支撑轴承的工况愈加恶劣，所以有必要对其润滑性能进行分析Ll。4j。以某船为例，利用理论分析结合Matlab编程，对主推力轴承的径向支撑轴承主要工况润滑状态进行分析和研究。1234567j)fj

3、、(Ll-法兰；2-后支撑轴承；3-正车推力块；4-推力轴；5一倒车推力块；6-前支撑轴承；7-法兰图1止推轴承与径向轴承结构示意图该船共有4套轴系，左右对称布置。各支撑径向轴承的轴瓦本体采用25号钢，轴瓦内表面浇注有巴氏合金层。轴瓦内径515mm；轴瓦长度315mm；轴承半径间隙O．40mm。为简化计算，取单侧轴系数据进行计算，由轴88收稿日期：2010—07—29修回日期：2010-09-01作者简介：周建辉(1974一)，男，博士，工程师。研究方向：船舶动力装置E-mail：jhzhou．2005@163．corn系校中计算和实船负荷测量可知各推力轴承前、后支撑径向轴承的径向载荷如下：外

4、侧推力轴承前支撑轴承，50．15kN；外侧推力轴承后支撑轴承，72．43kN；内侧推力轴承前支撑轴承，68．37kN；内侧推力轴承后支撑轴承，66．81kN。每个径向支撑轴承的主要运行工况及其他条件见表l。表1支撑轴承主要已知条件工况／。椭r．rain速-。，支琴黧手躺篇率慧1支撑轴承润滑流体分析及简化1．1流体模型中粘度简化分析该轴承所用润滑油为LTSA68号汽轮机油，用经典的Walter公式对润滑液体粘性随温度变化的特性进行分析和估算，可得到得该牌号汽轮机油粘性随温度变化拟合成曲线，见图2。滑油温度／℃图2LTSA68号汽轮机油粘性随温度变化船舶主推力轴承径向支撑轴承润滑性能分析——周建辉

5、，姜涛，张少凯由图2可见，随着温度的升高，滑油粘度不断下降。因为粘度是流体润滑计算中的一个重要参数，对流体的润滑特性有重要影响，而在轴承的实际工作中，滑油的温度是变化的，其粘度也随之变化，所以，本文计算中润滑油的粘度取滑油在最恶劣工况时，即当油温为70℃时所对应的粘度0．00165Pa·s。I．2流体分析模型流态分析根据滑动轴承的流体动力润滑理论可知：R已血一出(1)7式中：R‰——临界雷诺数；厂流体密度；【卜流体线速度；JIl曲——最小液膜厚度；广流体粘度。用R‰来判断流体动力润滑轴承的润滑液的流态；一般在径向轴承和推力轴承设计中取过渡区域的临界雷诺数R岛nin为580～800。由径向支撑轴

6、承的已知条件和式(1)可得到在稳定工况下径向轴承的雷诺数估算值，见表2。表2支撑轴承的雷诺数估算表轴承直径／转速／粘度／最小油膜雷诺类型m(r·rainl)(Pa·s)厚度／×106nl数支撑轴承0．542100．0165258．5由表2可见，支撑轴承的雷诺数估算值为8．5，远小于临界雷诺数R‰。值580～800，本次研究的支撑轴承的润滑油流态为层流。由轴承的受力状态和流体分析及简化，取轴承在恶劣T况下进行润滑性能计算，此时轴承所承受的负荷为最大负荷73．43kN，轴承的油温为最高油温70℃，其对应的润滑油粘度为O．0165Pa．S。2支撑轴承理论分析及数值求解2．1支撑轴承润滑流体模型由滑动

7、轴承的流体动力润滑理论可知，当支撑轴承处于稳定的层流工作状态时，其与轴之间的润滑流体满足流体动力润滑状态下的雷诺方程【”]，即：丢(等髦)+麦(等髦)一6u差c2，对方程(2)进行量纲一量化处理，令R—z／9，O≤q9≤2兀；名一z／詈，一1≤2≤1；=h／c，h=c+ecosO；万一户／‰，PO掣。支撑轴承的流场雷诺方程的量纲一量化的形式如下：品(五3骛)+(导)2麦(无3髦)一筹c3，2．2程