利用ANSYS軟體對軸承潤滑膜剛度特性進行分析

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軸承潤滑理論和推進軸系振動理論都有各自獨立的發展,研究成果也非常多。把軸承潤滑特性與推進軸系振動特性相互結合起來的研究亦有人涉足,但是研究成果有限,有必要做進一步的分析研究。

在對滑動軸承潤滑機理研究分析的基礎上,可以考慮用ANSYS軟體中的Fluent模塊對徑向滑動軸承和推力軸承的潤滑膜剛度進行分析計算。考察螺旋槳軸上的三個徑向軸承與推進軸中段的推力軸承潤滑特性的特點,它們與軸系-艇體系統三個維度振動的聯繫集中於軸系-艇體的縱向振動與彎曲振動。如果重點研究軸系-艇體系統的縱向與彎曲振動規律,而不再分析扭轉振動,那麼就可以抓住主要矛盾。結合之前對潤滑膜剛度的分析,分別針對推進軸系-艇體系統彎曲振動和縱向振動形式,採用傳遞功率流的方法進行建模和計算,就可以分別探討軸承液膜剛度特性對推進軸系-艇體系統彎曲振動和縱向振動規律的影響。

由於螺旋槳軸上面的三個徑向滑動軸承的結構及潤滑原理大體相似,需要著重對艉前軸承的動特性進行分析,隨後用同樣的方法計算另外兩個軸承的液膜剛度係數。具體來說,首先是畫出艉前軸承的液膜幾何圖形,網格剖分結束後導入到FLUENT中;其次,設定好軸的轉速,選擇流體狀態為層流,考慮氣穴模型,根據徑向滑動軸承的潤滑原理,採用小擾動法,仿真得出艉前軸承潤滑膜壓力分佈,計算得出各個轉速下的艉前軸承液膜剛度係數,按照同樣的方法計算得出另外兩個徑向軸承的液膜剛度數據;隨後分別建立徑向與推力軸承液膜幾何模型,並進行仿真,得到不同螺旋槳軸轉速下的徑向滑動軸承和推力軸承的潤滑膜剛度。

用SOLIDEWORKS軟體建立可傾瓦推力軸承油膜的幾何模型,然後導入ANSYS的CFD模塊進行幾何模型的預處理,如果獲得滿意的網格精度,就採用FLUENT模塊對可傾瓦軸承液膜分佈進行動特性分析,進而得到不同工況下的油膜動剛度。