轉速與高頻段軸系振動輻射的關係是如何被發現的?

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推進軸系的最後一段(螺旋槳軸),從槳到可傾瓦推力軸承,一般分佈著艉前、艉中、艉後三個徑向滑動軸承,均採用水潤滑,軸瓦材料是鐵犁木。根據文獻資料,鐵梨木含有約為20%的樹脂成分,行駛過程中,樹脂成分滲透或擴散到滑動表面,與水混合而成乳濁液,有利於增大潤滑膜的承載力;鐵梨木中的木質纖維具有親水基。這些特點有利於鐵梨木軸承與轉軸軸頸之間潤滑膜的形成,起到良好的潤滑作用,有效地降低摩擦磨損。

將採用ANSYS軟體中的FLUENT模塊對徑向滑動軸承進行動特性分析,並結合軸系彎曲振動動力學模型,對艉前、艉中、艉後三個徑向軸承以及可傾瓦推力軸承的剛度特性與軸系彎曲振動的能量傳遞耗散情況之間的關係進行分析。

由於艉前、艉中、艉後三個軸承的結構大體一致,故而著重以艉前軸承為算例。設定不同的螺旋槳軸轉速,並結合徑向軸承潤滑機理,採用小擾動法對艉前軸承潤滑膜進行FLUENT仿真分析,得出不同軸頸偏移之下的潤滑膜壓力分佈,進而得到軸承的液膜剛度係數。隨後用同樣方法得出其餘兩個軸承在不同工況下的液膜剛度系列數值。

隨後,結合徑向軸承以及可傾瓦軸承的液膜剛度計算結果,建立漿-軸承-軸系-艇的動力學模型,求解微分方程並採用功率流方法進行分析,得到整個系統振動能量在槳、徑向軸承、軸段、推力軸承、軸承座、艇體各個環節的傳導耗散情況。

最後,按照列寫的漿-軸承-軸系-艇的動力學模型來編寫並運行程序,探討在不同螺旋軸轉速之下,艉前、艉中、艉後三個徑向滑動軸承與可傾瓦推力軸承的剛度特性與軸系彎曲振動之間的聯繫。

最終,發現提高轉速可以有效的降低軸系高頻域彎曲振動能量的輻射。