摘要：为解决舰船轮缘推进器(RDT)水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石(PCD)为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10μm,25μm和35μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25μm和35μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。

摘要：为了优化橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承橡胶垫的偏心率,并研究橡胶垫最佳偏心率的影响因素,提出了轴承热流体动压润滑性能计算模型,采用有限元法求解橡胶垫在非均匀压缩时作用于推力瓦块的支撑力和力矩,并拟合支撑力和力矩随压缩量和瓦块倾角变化关系方程,采用有限差分法求解流体域各控制方程,研究了载荷、转速、瓦块尺寸和长宽比等因素对橡胶垫最佳偏心率的影响规律。研究表明,橡胶垫的最佳偏心率与载荷和转速无关,但受瓦块长度和宽度变化的影响;在橡胶垫尺寸和材料不变的情况下增大瓦长,橡胶垫的径向和周向最佳偏心率分别减小和增大;增大瓦宽,径向和周向最佳偏心率分别增大和减小;同时增大瓦长和瓦宽,但保持瓦块长宽比不变,径向和周向最佳偏心率都增大。橡胶垫在最佳偏心率范围内取值时,计算的水膜厚度在周向和径向的膜厚比也在它们的最佳值范围内,分别为1.3~1.4和0.12~0.20。研究方法和结果对设计橡胶垫支撑的弹支可倾瓦推力轴承有指导意义。

摘要：针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求,设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承;应用流-固双向直接耦合分析方法,建立了轴承性能计算模型,研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明:在载荷不变的情况下,推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比;阶梯厚度比由2/2变成3/6时,最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa,平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm,增幅分别为20.00%和48.94%,平均水膜厚度随最大水膜压力的增大而增大;橡胶垫阶梯厚度比为2/4,阶梯宽度比为16/20~20/16时,轴承综合性能较为理想;增大推力瓦面材料的弹性模量,有利于提高轴承的润滑性能,橡胶垫最佳阶梯宽度比随之增大。