織構化設計對船舶軸承性能影響研究

◎于海洋 張佰順 李海峰 海軍潛艇學院

滑動軸承具有承載能力強、抗沖擊性能好的特點，被廣泛應用于船舶機械中，確保了船舶在多變風浪環境下航行的安全可靠。近年來，隨著激光技術的發展，在軸承軸瓦上進行織構化設計成為改善軸承性能的主流。為進一步提高軸承的性能，本文針對織構化設計對船舶滑動軸承摩擦力、承載能力以及滑油溫度的影響展開研究，揭示織構設計對軸承性能影響的機理，為后續織構化設計提供參考。

1.物理模型

本文選取某型船舶中最易發生損壞的柴油機曲軸軸承為研究對象，其織構化軸承模型如圖1所示。當外力P作用于轉軸上時，轉軸的中心由O偏移至O位置，其偏轉角為θ，偏心距為e。當轉軸以轉速Ω旋轉時，油膜擠壓形成對轉軸的支撐作用，此時油膜的最大和最小厚度分別為h和h。轉軸直徑為R，軸承內徑和寬度分別用R和L表示。

圖1 具有織構化設計的船舶軸承截面圖

如圖2所示，將軸承軸瓦沿周向展開，并在其上進行織構化設計。織構化區域長度為L，寬度為β，兩方向上設計布置的織構數量分別為10個和5個。單個織構采用長方體結構，其上截面為邊長W的正方形，織構深度為D。所使用的計算參數如表1所示。

表1 用于計算的織構化軸承參數

圖2 織構化設計示意圖

2.控制方程與求解方法

假定本研究中使用的潤滑劑為不可壓縮的牛頓流體，它是連續性和各向同性的。同時，本研究忽略了潤滑劑的體積力和慣性力。……