船用柴油机滑动轴承设计及强度分析研究

论文摘要

滑动轴承由于其噪声小、承载能力高、寿命长等特点,广泛运用在船用柴油机领域。滑动轴承作为柴油机的关键部件,对柴油机的工作性能有决定性的影响。目前我国中低速船用柴油机滑动轴承研发相对滞后,在使用寿命、可靠性、动力性等方面与国外差距较大,部分产品依然依靠进口,严重制约了我国船舶柴油机的发展。因此开展船用柴油机滑动轴承设计、分析等技术的研究,对提升我国船用柴油机滑动轴承的研制水平具有一定的指导意义。论文的主要研究内容:①分析了目前国内外柴油机滑动轴承设计分析的现状,总结出柴油机滑动轴承设计及参数校核的方法,编制相应的设计流程,以某大功率低速船用柴油机主轴为例,进行了计算分析;②根据滑动轴承的流体润滑理论,采用Holland法求解雷诺方程,获得了作用在柴油机轴承表面的油膜压力;③建立了滑动轴承的有限元计算模型,获得在油膜压力作用下轴承的径向应力、轴向应力、剪应力及应变分布,并综合分析不同合金层厚度及钢背厚度对滑动轴承应力应变的影响;④根据滑动轴承合金疲劳强度实验的原理,运用有限元软件模拟锡基巴氏合金疲劳实验过程,获得其疲劳强度、应力分布等,对锡基合金进行疲劳实验,实验结果与仿真结果进行对比分析,验证数值分析的正确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 滑动轴承设计计算的研究现状
• 1.2.2 滑动轴承应力分析研究现状
• 1.2.3 滑动轴承疲劳分析研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 2 滑动轴承的设计及计算分析
• 2.1 引言
• 2.2 滑动轴承的设计
• 2.2.1 结构型式的选择
• 2.2.2 合金材料的选择
• 2.2.3 瓦背材料的选择
• 2.2.4 润滑油的选择
• 2.3 轴承工作参数选择
• 2.3.1 宽径比
• 2.3.2 间隙比
• 2.3.3 许用最小油膜厚度
• 2.3.4 热平衡计算的温度准则
• 2.4 轴承参数的检验
• 2.4.1 轴承的平均压强校核
• 2.4.2 轴承的圆周速度校核
• 2.4.3 轴承的摩擦热校核
• 2.4.4 承载量系数的计算
• 2.4.5 偏心率的计算
• 2.4.6 润滑油油量计算
• 2.4.7 轴承功耗计算
• 2.4.8 热平衡校核
• 2.4.9 最小油膜厚度校核
• 2.4.10 油膜刚度及阻尼计算
• 2.4.11 失稳转速校核
• 2.5 设计流程
• 2.6 设计实例
• 2.7 本章小结
• 3 滑动轴承润滑理论及油膜压力计算
• 3.1 引言
• 3.2 滑动轴承的油膜形成及工作原理
• 3.3 液体动压润滑的雷诺方程
• 3.4 二维雷诺方程的求解
• 3.4.1 无限宽轴承近似求解
• 3.4.2 有限宽轴承的近似求解
• 3.4.3 短轴承的近似求解
• 3.5 动载滑动轴承油膜压力的计算
• 3.6 本章小结
• 4 滑动轴承有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 有限元分析方法的介绍
• 4.2.1 有限元方法概述
• 4.2.2 有限元常用术语
• 4.2.3 有限元分析一般步骤
• 4.3 滑动轴承的有限元模型
• 4.3.1 简化模型的导入
• 4.3.2 基本定义
• 4.3.3 网格的划分
• 4.3.4 约束条件
• 4.3.5 载荷条件
• 4.4 有限元计算结果分析
• 4.4.1 合金层径向应力分布
• 4.4.2 合金层轴向应力分布
• 4.4.3 合金层剪应力分布
• 4.4.4 合金层应变分布
• 4.5 合金层应力应变的影响因素分析
• 4.5.1 合金层厚度对应力应变的影响
• 4.5.2 钢背厚度对应力应变的影响
• 4.6 本章小结
• 5 滑动轴承疲劳分析及实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 疲劳机理分析
• 5.3 滑动轴承疲劳强度分析
• 5.3.1 疲劳实验原理
• 5.3.2 疲劳强度计算概述
• 5.4 轴承合金疲劳强度数值仿真
• 5.4.1 有限元模型
• 5.4.2 疲劳强度计算
• 5.4.3 疲劳强度结果分析
• 5.5 滑动轴承疲劳实验分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文及专利目录
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目