水潤滑橡膠合金軸承混合潤滑分析與動力學(xué)性能優(yōu)化.pdf

1、本課題來源于國家國防基礎(chǔ)科研項目和國家自然科學(xué)基金項目“大尺寸水潤滑橡膠合金軸承振動噪聲機理與可靠性研究”（51175521），主要針對國內(nèi)外大中型船舶推進系統(tǒng)潤滑油泄漏污染江河湖海水資源環(huán)境日趨嚴重現(xiàn)狀，以及我國水中航行器及水中兵器等推進系統(tǒng)迫切需要解決的減振降噪、安全可靠等共性關(guān)鍵科技問題，在集成重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室基于新型工程復(fù)合材料的高效傳動系統(tǒng)等10多項相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利成果和國內(nèi)外相關(guān)研究基礎(chǔ)上，以多場耦合條件下高可

2、靠低噪聲水潤滑橡膠合金軸承為研究對象，開展了水潤滑橡膠軸承混合潤滑行為及其承載與失效機理，水膜動態(tài)特性，水潤滑橡膠合金軸承系統(tǒng)摩擦噪聲機理以及實驗研究，揭示了水潤滑橡膠合金軸承多曲面多縱向溝槽潤滑結(jié)構(gòu)（溝槽數(shù)量、溝槽半徑和溝槽過度圓弧半徑）、橡膠厚度、橡膠硬度、彈性模量、長徑比等對潤滑特性和摩擦噪聲的影響規(guī)律，為提出高可靠、長壽命、低噪聲、無污染等高性能水潤滑橡膠合金軸承及系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計理論、方法和技術(shù)，培育新的環(huán)保產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟增長點奠定

3、關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）針對水潤滑橡膠合金軸承多曲面多縱向溝槽的幾何結(jié)構(gòu)以及橡膠低彈性模量等特點，建立了考慮多曲面多縱向溝槽潤滑結(jié)構(gòu)、橡膠彈性變形、表面粗糙度以及溫度等多因素的水潤滑橡膠合金軸承混合潤滑模型。根據(jù)水潤滑橡膠合金軸承實際工況，建立與之相適應(yīng)的邊界條件，并提出該模型的數(shù)值求解方法。
　　（2）在建立的混合潤滑模型基礎(chǔ)上，分析了水潤滑橡膠合金軸承水膜壓力、水膜厚度以及溫度分布，并研究轉(zhuǎn)速、載

4、荷、溝槽幾何結(jié)構(gòu)（數(shù)量、溝槽圓弧半徑和溝槽過度圓弧半徑）、軸承間隙、橡膠彈性模量、表面粗糙度等多場耦合條件下多因素對水潤滑橡膠合金軸承混合潤滑性能的影響，掌握了水潤滑橡膠合金軸承混合潤滑行為，揭示其承載、潤滑與失效機理。
　　（3）基于不定常雷諾方程，考慮了多曲面多圓弧溝槽的潤滑結(jié)構(gòu)和橡膠變形，推導(dǎo)了水潤滑橡膠合金軸承動態(tài)雷諾方程，并給出了水膜動態(tài)剛度和動態(tài)阻尼的計算表達式。在此基礎(chǔ)上，研究了載荷、轉(zhuǎn)速、供水壓力、水槽結(jié)構(gòu)、長徑比

5、、軸承間隙等對水膜動態(tài)特性的影響規(guī)律，為水潤滑橡膠合金軸承穩(wěn)定性分析提供了理論基礎(chǔ)。
　?。?）闡述了機械摩擦系統(tǒng)的摩擦噪聲機理，建立了水潤滑橡膠合金軸承動力學(xué)模型，并運用有限元法進行了水潤滑橡膠合金軸承復(fù)模態(tài)分析，通過阻尼比來判斷水潤滑橡膠合金軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而揭示了水潤滑橡膠合金軸承摩擦噪聲機理。研究了不同摩擦系數(shù)、速度、載荷、橡膠硬度、水槽數(shù)量以及橡膠厚度對摩擦噪聲的影響規(guī)律，進而提出了低噪聲水潤滑橡膠合金軸承優(yōu)化設(shè)計方

6、法。
　　（5）針對目前國內(nèi)外水潤滑橡膠軸承實驗手段落后以及相關(guān)實驗臺存在的不足，本文發(fā)明并研制出多場耦合條件下的水潤滑橡膠合金軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺。該實驗平臺具有不同頻率激振力、速度、水介質(zhì)環(huán)境等多場耦合條件下，水潤滑橡膠合金軸承摩擦系數(shù)、水膜壓力、水膜厚度、軸心軌跡、動態(tài)剛度和阻尼、振動噪聲等實驗功能。并且，利用該實驗臺進行了相關(guān)實驗，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性，為提出多場耦合條件下的低噪聲高可靠水潤滑橡膠合金軸