水潤(rùn)滑尾軸承橡膠板條表面織構(gòu)摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、水潤(rùn)滑橡膠尾軸承是水下航行器軸系的重要裝置，其橡膠性能的優(yōu)劣直接影響到航行器的隱身性、安全性、可靠性。橡膠雖具有好的減振效果，但在低速重載下尤其在起停階段等特殊工況下易出現(xiàn)摩擦振動(dòng)與噪聲，降低了水下航行器的靜音水平。
　　為了改善尾軸與尾軸承的摩擦學(xué)性能，以水潤(rùn)滑尾軸承橡膠板條為研究對(duì)象，在Workbench和Fluent軟件中分別建立橡膠表面織構(gòu)有限元模型和水膜流體模型，研究表面織構(gòu)的形狀、尺寸、布置方式等參數(shù)對(duì)橡膠板條摩擦性能

2、的影響規(guī)律，分析表面織構(gòu)橡膠板條的模態(tài)固有頻率、振型及其影響因素，評(píng)價(jià)表面織構(gòu)橡膠板條的摩擦學(xué)性能。
　　論文主要研究工作及結(jié)論如下：
　　(1)表面織構(gòu)橡膠板條的摩擦學(xué)性能研究。分別建立了表面織構(gòu)橡膠板條有限元模型和水膜流體模型，分析了流體的剪切應(yīng)力、摩擦阻力、水膜壓力，以及流場(chǎng)的流速分布狀況，并與光滑橡膠板條的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，在相同工況條件下，表面織構(gòu)橡膠板條和光滑橡膠板條的水膜剪切應(yīng)力分布狀況有明顯區(qū)別，兩

3、者的摩擦阻力分別為0.151N和0.158N，前者低于后者；表面織構(gòu)水膜壓力分布范圍為0.028～1914Pa，光滑水膜壓力分布范圍為0.021～1480Pa，前者的水膜承載力大于后者。
　?。?）表面織構(gòu)橡膠板條的模態(tài)分析。分別建立表面織構(gòu)和光滑橡膠板條的模態(tài)模型，進(jìn)行模態(tài)頻率和振型的分析。表面織構(gòu)板條的各階模態(tài)頻率均低于光滑板條，兩者相差為5.9％～13.8%，模態(tài)階次愈高，兩者固有頻率的差值愈小，但兩者的振型基本一致；表面織

4、構(gòu)板條的第3階和第4階振型的變形較大，主要變形區(qū)域在橡膠板條的兩端。
　?。?）表面織構(gòu)橡膠板條的摩擦阻力影響因素分析。表面織構(gòu)的形狀、尺寸、布置方式、橡膠板條結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及運(yùn)行工況均對(duì)表面織構(gòu)橡膠板條的摩擦阻力產(chǎn)生重要影響。隨著橡膠板條彈性模量的增大，板條變形、水膜厚度也隨之減小，摩擦阻力呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)；在相同表面織構(gòu)面積率及工況條件下，圓形表面織構(gòu)橡膠板條的水膜摩擦阻力小于菱形織構(gòu)。表面織構(gòu)有較好的減小水膜摩擦阻力的作用