CD17一0755一水潤滑螺旋階梯腔動靜壓滑動軸承的優化分析
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- CD17-0755-水潤滑螺旋階梯腔動靜壓滑動軸承的優化分析摘要 采用正交試驗法與控制變量法相結合的設計方法，基于ANSYS有限元靜態分析，得到水潤滑螺旋階梯腔橡膠艉軸承的力學性能情況。根據該結果基于Minitab對艉軸承進行極差分析，得到結構參數對其力學性能的影響關系規律，最后利用Design Exploration模塊對艉軸承進行了曲面響應分析以及多目標優化，使其力學性能得到顯著提高。
關鍵詞 水潤滑 螺旋階梯腔 有限元 多目標優化
Optimization Analysis of Hydro-static Spiral Sliding Bearing with Spiral Step
Long Shenwen Wang Youqiang ZhouYabo Wei Cong
(School of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao Shandong 266520,China)
Abstract Based on ANSYS finite element static analysis, the mechanical properties of the water - lubricated spiral stepped rubber stern bearings were obtained by orthogonal design and control variable method. Based on the results, the influence of structural parameters on the mechanical properties of the stern bearings is obtained based on Minitab. Finally, the surface structure of the stern bearings is analyzed by Design Exploration module and the multi - objective optimization is used to improve the mechanical properties.
Keywords water lubrication spiral stepped ladder finite element multi-objective optimization
0 引言
1973年發生三次石油危機之后，人們的環保意識逐漸提高，海水作為一種新的潤滑介質被工業推廣應用。以水作為船舶艉軸承的潤滑劑，可以有效地避免潤滑油排放引起的油污染，而且海水潤滑劑具有優良的導熱性和自潤滑性，能夠降低摩擦副之間的摩擦、振動、噪聲、溫升等優點，對于提高傳動精度以及建設環境友好型社會起到至為關鍵的作用[1]。但是軸承在啟動停車時，必然會經歷干摩擦階段，造成軸頸與軸承內襯的嚴重磨損，加快了軸承的失效歷程[2]。因此，本文基于已有研究，對艉軸承加以優化，提出螺旋階梯腔動靜壓軸承結構，有效地避免了軸頸與軸承內襯的直接接觸，并對其進行了相關力學性能分析。
目前，國內外一些學者對這方面做了大量的研究。朱均等[3]采用數值計算和實驗研究法分析了螺旋楔動靜壓軸承的分流扭轉效應，結果表明：軸承具有高速、高精度、重載、高抗震性等優點。路長厚等[4]采用有限差分法，分析了螺旋楔動靜壓軸承的結構參數對其承載力和溫升的影響。王優強等[5-6]采用ANSYS有限元分析的方法，得到了艉軸承螺旋槽以及腔體的相關參數對其性能的影響。王芳芳等[7]提出了新型多孔階梯腔軸承，使其端泄量增大，有效地加快了軸承內外部熱量交換。以上研究均從溫升以及承載力的角度進行研究，并未探究其力學性能。
本文針對一種新型軸承—螺旋階梯腔動靜壓軸承，利用ANSYS軟件，采用正交試驗法與控制變量法相結合的試驗方法，對新型軸承的力學性能進行研究，最后對其進行優化，得到最小質量下的最優結構參數。...
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