水润滑橡胶轴承板条设计参数分析.pdf

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1、第35卷第3期2013年3月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．3Mar．，2013水润滑橡胶轴承板条设计参数分析王娟，王隽，杨俊(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064)摘要：设计一种低摩擦、长寿命的水润滑轴承一直都是设计者和供应商所追求的目标，而水润滑轴承润滑特性和耐磨性能的提高不仅取决于材料，还与轴承板条的结构设计密切相关。本文从水润滑轴承橡胶板条结构参数设计人手，重点分析橡胶板条厚度等参数对轴承润滑特性的影响，为低摩擦、长寿命水润滑橡胶轴承的结构设计提供参考和借鉴。关键词：水润

2、滑；橡胶轴承；板条中图分类号：THl22文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)03—0125—04doi：i0．3404／j．issn．1672—7649．2013．03．028Designparameterresearchofwater-lubricatedrubberbearingsWANGJuan，WANGJun，YANGJun(WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuhan430064，China)Abstract：Designingthewater—lubric

3、atedrubberbearingsoflownessfrictionandlengthlongevityistheobjecttodesigner，thelubricativeandwearablespecialityliesonthematerialandthebattenconfiguration．Structurefactorssuchasthicknessofrubberthatrelatedtofrictionofrubberbearingshadbeenstudied，whichcangivereferencetodes

4、ignlowfrictionandlongliferubberbearing．Keywords：water—lubricated；rubberbearings；batten0引言水润滑橡胶轴承具有成本低、无污染、高减振和抗冲击等显著优点⋯，60年来在各类船舶上得到了广泛应用。随着船舶技术的不断发展，无论是民用商船还是军用舰船，成本是必须要考虑的问题，因此设计一种低摩擦、长寿命的水润滑轴承一直都是设计者和供应商所追求的目标。水润滑轴承润滑特性和耐磨性能的提高不仅取决于材料，还与轴承板条的结构设计密切相关，本文将重点探讨橡胶轴承板条结构尺

5、寸对轴承润滑和承载能力的影响。在过去，轴承设计者为了减少摩擦，增加轴承弹性，通常也是增加橡胶的厚度。分析和实践证明，橡胶轴承承载轴系运行时，本身具有泵压效应，转动的轴系将润滑液转入到载荷区并增大压力。减少橡胶层的厚度可以减少轴的下沉量，避免橡胶板条两边形成凸起并刮掉润滑液，同时还可以减少轴与轴承间的楔型角，更有利于轴承更快地建立液膜，从而减少摩擦、磨损旧1。本文通过建立水润滑橡胶轴承的基本模型，并应用ADINA软件的流固分析模块对具有纵向沟槽橡胶轴承板条的设计参数对其润滑和承载能力进行理论研究，重点分析相同转速条件下橡胶板条厚度对轴承

6、压力分布、承载能力和摩擦系数的影响，同时分析橡胶板条导角处过渡圆弧尺寸对轴承润滑特性的影响，为低摩擦、长寿命水润滑橡胶轴承的结构设计提供参考和借鉴。l基本结构和工作原理1．1基本结构船用水润滑橡胶轴承分为整体硫化式和板条式2种类型p1。受制造工艺和成本的限制，轴颈D≤200mm的轴承一般采用整体硫化式，轴颈D>200mm轴承则采用板条式‘41。无论是整体硫化式橡胶收稿日期：2011—06—23作者简介：王娟(1978一)，女，硕士研究生，高级工程师，主要从事船舶轴系传动研究。·126·舰船科学技术第35卷轴承还是板条式橡胶轴承，其最常

7、见的结构形式是纵向沟槽式。如图l所示，水润滑橡胶轴承由衬套和橡胶轴瓦2部分组成，橡胶轴瓦为条状结构，橡胶板条之间设计有纵向布置的流水槽，用于使水流通过并冷却轴承以及带走泥沙。◇图1板条式橡胶轴承结构图Fig．1Configurationoftherubberbearingsbatten1．2工作原理工作时，橡胶轴承与轴组成了一对摩擦副。当轴系运转时，轴和橡胶轴瓦之问产生相对运动。良好的水润滑轴承是建立在良好的自润滑材料、良好的抗磨性，以及一种能快速产生水润滑水膜的结构设计基础上的。橡胶的摩擦系数有很强的非线性，因此随着转速的变化，轴承

8、的润滑状态也会发生变化。如图2所示，根据转速的不同水润滑轴承一般工作在3个区域，即边界区域、混合润滑区和水动力润滑区。专辎幅蜷替转速进一步升高，摩擦力进一步升高，原因是因为水黏度所产生的剪切力变大。水润滑轴承在各区域的压