軸瓦彈性變形對水潤滑軸承承載性能的影響

吳 杰， 何 濤， 張 飛

(1.上海漣屹軸承科技有限公司， 上海 200245；2.中國船舶集團有限公司 第七一九研究所， 湖北 武漢 430064；3.中國船舶集團有限公司 第七一一研究所， 上海 201100)

0 引 言

水潤滑軸承一般為滑動軸承，以水作為潤滑劑，其結(jié)構(gòu)形式具有對環(huán)境無污染、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)點，特別適用于水下工作環(huán)境，能顯著降低船舶對海洋環(huán)境的污染，因此許多艉軸承都采用水潤滑軸承。水潤滑軸承的軸瓦大多采用非金屬材料，主要包括橡膠、石墨、陶瓷、高分子復合材料等[1-4]。與金屬材料相比，這些材料的彈性模量小很多，在承受載荷時，軸瓦更易產(chǎn)生彈性變形，需要對軸瓦變形后軸承的承載性能進行分析。

流固耦合(Fluid-Structure Interaction，F(xiàn)SI)計算方法是在科學計算和數(shù)值分析方法不斷發(fā)展的推動下，由流體力學與固體力學相互交叉而產(chǎn)生的力學分支[5-6]。WODTKE等[7]采用FSI方法對水潤滑徑向軸承進行仿真計算，包括仿真模型的建立和參數(shù)設(shè)置等，并分析仿真計算中出現(xiàn)的問題和計算結(jié)果。欽波[8]利用ADINA軟件建立水潤滑艉軸承的FSI模型，在此基礎(chǔ)上分析水潤滑艉軸承規(guī)則微凸體的結(jié)構(gòu)和布置形式在不同運行工況下對軸承局部接觸狀況和軸承潤滑性能的影響規(guī)律。

本文同樣利用FSI方法對水潤滑徑向軸承進行承載性能的計算，但是在計算過程中不考慮軸承運行過程中的局部接觸狀況。

1 水潤滑徑向軸承幾何模型

圖1為水潤滑徑向滑動軸承結(jié)構(gòu)示例。

注：Rb為軸承半徑；Rj為軸的半徑；……