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基于数值计算的水润滑赛龙轴承仿真研究

2018-12-21周新聪

中国修船 2018年6期

王 昊,周新聪,王 军

(武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063)

我国内陆通航水域十分广阔,随着内河船舶数量的日益剧增,传统金属艉轴承的润滑油泄露问题也日益突出[1]。为减小泄露润滑油对内河环境造成的污染,越来越多的非金属轴承开始成为替代品,并且取得了很好的效果。其中水润滑赛龙轴承以其出色的抗磨损性、自恢复的弹性及承受高压和抗冲击性受到了越来越广泛的关注。

船舶水润滑艉轴承属于径向滑动轴承,润滑水随着旋转的轴系进入摩擦副,润滑水膜和边界润滑膜承担了局部负载,系统摩擦性能得到改善[2]。随着转速的提高,单位时间内进入摩擦副的润滑水增多,混合润滑状态过渡到流体动压润滑状态,轴颈载荷也完全由润滑水膜承担[3]。水润滑赛龙轴承的润滑数值计算以弹性流体动压润滑为主。经过简化的轴承模型为线接触模型,本文只讨论稳定状态下径向轴承的等黏度润滑与线接触等温弹性流体动压润滑。

1 雷诺方程与径向滑动轴承润滑基本方程

一般形式雷诺方程[4]如下。

式中:U、V分别为流体内某一点在t时刻x、y方向上的速度分量;h为该点的膜厚;p为压力;ρ为流体密度;η为流体 (动力)黏度。

求解雷诺方程时,由于收敛和发散的楔形间隙同时存在于该区域,所以润滑油膜的出口边界在该区域发散间隙的位置无法预先得到确定的位置[5]。为此,通过寻求边界上同时满足压力和压力导数为零的点来确定出口边界的位置,其形式如下:

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