船舶新型水润滑磁液双浮尾轴承承载能力仿真研究

作     者：李哲 欧阳武 汪盛通 何涛 王斌 LI Zhe;OUYANG Wu;WANG Sheng-tong;HE Tao;WANG Bin

作者机构：武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉430063 武汉第二船舶设计研究所武汉430205 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2022年第26卷第9期

页      面：1326-1334页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51609191) 

主　　题：船舶水润滑尾轴承 磁液双浮 承载能力 有限元法 Halbach阵列 

摘      要：为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。