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转子—水润滑橡胶轴承轴系校中特性研究

作　者: 张敏
导　师: 刘占生
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 动力工程
关键词: 轴系校中水润滑橡胶轴承多点非线性弹性支承模型弹流润滑特性多点水膜力模型水润滑橡胶轴承试验
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

转子-水润滑橡胶轴承轴系广泛应用于船舶、水利、农用机械以及冶金等行业，具有对水环境友好，适应水下工作环境等特点。但与普通油润滑轴承相比，水润滑橡胶轴承具有润滑介质粘度小，长径比大，轴承内衬材料弹性模量小等特点，其静态支承特性和流体润滑特性与普通油润滑轴承相差很大。目前我国在转子-水润滑橡胶轴承轴系校中研究方面投入的精力较少，缺乏系统的理论及试验研究，因此迫切的需要建立完善的转子-水润滑橡胶轴承轴系校中模型和方法。本文针对转子-水润滑橡胶轴承轴系开展了校中特性理论和试验研究，旨在为转子-水润滑橡胶轴承轴系的校中计算和工艺提供理论支承和工程参考。具体研究内容如下：首先，通过建立左端水润滑橡胶轴承多点非线性弹性支承模型，结合有限元法建立了转子-水润滑轴承轴系校中计算模型，研究了基于遗传算法的轴系合理校中优化方法，并研究了船体变形，螺旋桨水动力等动态因素对轴系校中特性的影响。其次，推导了适合水润滑轴承的雷诺方程，给出了橡胶内衬弹性变形模型，结合有限差分法建立了适合水润滑橡胶轴承的弹流润滑特性模型，提出并研究了左端水润滑轴承的多点水膜力模型，同时结合联轴器两端不对中激励模型，研究了轴系校中状态对其动力学特性的影响。最后，搭建了转子-水润滑轴承轴系动力特性试验台，通过分别调整右端水润滑轴承和左端水润滑轴承的高度，从试验上研究了轴系校中状态对轴系振动特性的影响规律，同时验证了理论计算结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1. 轴系校中发展研究及现状  11-12
    1.2.2. 水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究及现状  12-14
    1.2.3. 不对中轴系动力学特性研究及现状  14-15
  1.3 主要研究内容  15-17
第2章转子-水润滑轴承轴系校中建模  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 转子-水润滑轴承轴系有限元法建模  17-19
    2.2.1. 有限元法简介及前提条件  17-18
    2.2.2. 建立有限元模型  18-19
  2.3 左端水润滑轴承多点非线性弹性支承建模  19-21
    2.3.1. 水润滑轴承多点弹性支承处理方法  19-20
    2.3.2. 轴承变位的处理方法  20
    2.3.3. 非线性轴承刚度处理方法  20-21
  2.4 某转子-水润滑轴承轴系计算模型  21-22
  2.5 左端水润滑轴承支承个数的选取  22-23
  2.6 数值计算和结果分析  23-27
    2.6.1. 基于左端水润滑轴承单支承模型轴系校中计算  23-25
    2.6.2. 基于左端水润滑轴承多点支承模型轴系校中计算  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第3章转子-水润滑轴承轴系合理校中  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 转子-水润滑轴承轴系校中质量要求  28-29
  3.3 转子-水润滑轴承轴系直线校中  29
  3.4 基于遗传算法的转子-水润滑轴承轴系校中最优化设计  29-32
    3.4.1. 遗传算法介绍  30
    3.4.2. 遗传算法数学模型  30
    3.4.3. 最优化计算基本流程  30-31
    3.4.4. 转子-水润滑轴承轴系校中最优化计算  31-32
  3.5 考虑船体变形的转子-水润滑轴承轴系合理校中  32-36
    3.5.1. 考虑船体变形的轴系校中优化数学模型  33
    3.5.2. 数值仿真和分析  33-36
  3.6 考虑螺旋桨水动力的转子-水润滑轴承轴系合理校中  36-39
    3.6.1. 考虑螺旋桨水动力的轴系校中优化数学模型  36-37
    3.6.2. 数值仿真和分析  37-39
  3.7 本章小结  39-40
第4章水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究  40-57
  4.1 引言  40
  4.2 水润滑橡胶轴承弹流润滑模型和计算方法  40-47
    4.2.1. 适合水润滑轴承的雷诺方程  40-42
    4.2.2. 水膜边界条件  42-43
    4.2.3. 水润滑轴承橡胶内衬材料弹性变形计算方法  43-44
    4.2.4. 水润滑轴承水膜压力分布数值解法  44-46
    4.2.5. 水润滑轴承水膜力  46
    4.2.6. 水润滑橡胶轴承弹流润滑分析计算流程  46-47
  4.3 水润滑橡胶轴承润滑特性计算及分析  47-55
    4.3.1. 水润滑橡胶轴承计算域节点划分  47-49
    4.3.2. 水润滑橡胶轴承润滑特性计算  49-55
  4.4 本章小结  55-57
第5章转子-水润滑轴承轴系动力学特性建模  57-74
  5.1 引言  57
  5.2 转子-水润滑轴承轴系动力学建模  57-59
    5.2.1. 单元运动方程  57-59
    5.2.2. 系统运动方程  59
  5.3 转子-水润滑轴承轴系激励模型  59-62
    5.3.1. 水膜力  59
    5.3.2. 不对中激励  59-61
    5.3.3. 不平衡质量激励  61-62
  5.4 转子-轴承系统动力学特性数值计算方法  62-63
  5.5 转子-水润滑轴承轴系动力学特性计算基本流程  63-64
  5.6 左端水润滑轴承水膜力模型对系统动力学特性的影响  64-73
    5.6.1. 某转子-水润滑轴承轴系计算模型  65-66
    5.6.2. 单点水膜力模型  66-67
    5.6.3. 多点水膜力模型  67-68
    5.6.4. 数值计算及分析  68-73
  5.7 本章小结  73-74
第6章转子-水润滑轴承轴系动力学特性研究  74-86
  6.1 引言  74
  6.2 不对中激励对系统动力学特性的影响  74-77
  6.3 系统校中状态对系统动力学特性的影响  77-84
    6.3.1. 右端水润滑轴承位置对轴系振动特性的影响  77-81
    6.3.2. 左端水润滑轴承位置对轴系振动特性的影响  81-84
  6.4 本章小结  84-86
第7章转子-水润滑轴承轴系动力学特性试验研究  86-94
  7.1 引言  86
  7.2 试验系统的建立  86-88
    7.2.1. 驱动系统  86-87
    7.2.2. 轴系振动测量系统  87-88
    7.2.3. 转子-水润滑轴承轴系  88
  7.3 测点的选择  88-89
  7.4 转子-水润滑轴承轴系动态特性试验研究  89-93
    7.4.1. 试验步骤  89-90
    7.4.2. 直线校中状态下轴系动力学特性  90-91
    7.4.3. 校中状态对轴系动力学特性影响试验研究  91-93
  7.5 本章小结  93-94
结论  94-95
参考文献  95-99
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  99-101
致谢  101

转子—水润滑橡胶轴承轴系校中特性研究

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