本發(fā)明涉及船舶推進軸系滑動軸承潤滑與摩擦特性仿真計算，尤其是一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法。
背景技術(shù)：
1、深海中不但蘊藏著儲量十分巨大的石油、天然氣、錳結(jié)核以及可燃冰等資源，而且深海也具有極為突出的軍事戰(zhàn)略地位，因此，深海是21世紀世界各國資源開發(fā)與軍事競爭的重點領(lǐng)域。深海航行器在國防安全、海洋資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。水潤滑尾軸承作為深海航行器推進系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，在深海高壓環(huán)境綜合影響下，軸與軸承之間的摩擦可能會增大，極易產(chǎn)生異常摩擦振動噪聲，嚴重影響深海航行器的舒適性、可靠性和隱蔽性。
2、深海航行器在低速重載條件下，軸與軸承摩擦副通常處于流體潤滑、彈流潤滑和干摩擦同時存在的混合潤滑狀態(tài)，混合潤滑特性是各種潤滑膜組成特性的綜合表現(xiàn)。各種潤滑膜在接觸表面所占比例與摩擦界面形態(tài)和工況相關(guān)。深海航行器推進軸系在實際運轉(zhuǎn)中受到各種沖擊和周期激振力的作用，在摩擦過程中，各種潤滑膜的比例及分布在不斷的變化，因此，混合潤滑特性具有很強的時變性。因此，建立一種深海高壓環(huán)境下軸與軸承時域混合潤滑特性計算方法，便于掌握軸與軸承之間的潤滑接觸特性，對軸承的高效潤滑和低噪聲優(yōu)化設(shè)計具有重要的意義。
3、在水潤滑軸承混合潤滑方面，已經(jīng)開展了廣泛的理論和試驗研究，然而針對深海高壓環(huán)境下軸與軸承的時域混合潤滑特性的研究的尚不充分。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，從而可以有效的解決深海高壓環(huán)境下船舶軸與軸承潤滑接觸狀態(tài)處于很強的時變性這一問題，能夠?qū)崟r掌握軸與軸承之間的潤滑接觸特性，對軸承潤滑特性優(yōu)化設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。
2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，包括如下操作流程：
4、s1：確定輸入軸與軸承幾何、潤滑介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、靜水壓力、表面形貌的參數(shù)；
5、s2：輸入初始時刻的軸頸外載荷；
6、s3：根據(jù)水膜厚度方程h(θ)＝c+ecos(θ-ψ)+δb(θ,z,p)+hj(θ,z)，假設(shè)初始的水膜厚度，方程中c為初始間隙，e為軸頸偏心率，θ為周向坐標，ψ為偏位角，δb為軸瓦的彈性變形，hj為溝槽深度；
7、s4：基于有限差分法迭代求解穩(wěn)態(tài)的雷諾平均方程
8、
9、求得水膜壓力，方程中rb為軸承半徑，φθ和φz為壓力流因子，φs為剪切流因子，u為軸的旋轉(zhuǎn)線速度，η為水的粘度，ht為兩表面的間隙，兩粗糙表面的間隙ht與名義間隙h之間的關(guān)系φc為接觸因子；
10、s5：基于微凸體接觸模型計算軸與軸承表面的接觸壓力；
11、s6：引用winkler軸瓦的彈性變形方程計算軸瓦的彈性變形，方程中psum為深海靜水壓力、水膜壓力和微凸體接觸壓力的總和，t為橡膠襯層厚度，e為軸瓦彈性模量，ν為泊松比；
12、s7：判斷載荷平衡方程是否收斂；
13、s8：收斂后輸出計算結(jié)果，進入下一時刻外載荷作用下軸與軸承的混合潤滑計算。
14、其進一步技術(shù)方案在于：
15、通過保證每一時刻軸承穩(wěn)態(tài)混合潤滑接觸力與該時刻的外載荷平衡，實現(xiàn)軸與軸承時域混合潤滑特性的計算。
16、能夠計算深海高壓環(huán)境下，不同軸承比壓、轉(zhuǎn)速、溝槽形式、潤滑介質(zhì)的粘度參數(shù)對軸承混合潤滑特性的影響。
17、能夠識別軸與軸承時間的時域摩擦激勵力，并通過傅里葉變換，能夠識別摩擦激勵力的頻譜特性。
18、s2中，定義求解計算的時間間隔dt，將軸頸受到的時域外載荷進行離散。
19、s7中，若載荷平衡方程不收斂，調(diào)整偏心率進而調(diào)整膜厚，進入下一個迭代計算，直至收斂。
20、本發(fā)明的有益效果如下：
21、(1)基于耦合界面粗糙度的穩(wěn)態(tài)雷諾平均方程，計及軸與軸承微凸體接觸作用，引入了winkler彈性變形模型來計算深海高壓環(huán)境下軸瓦的彈性變形，能夠有效兼顧計算的精度和求解時間；
22、(2)通過保證每一時刻軸承穩(wěn)態(tài)混合潤滑接觸力與該時刻的外載荷平衡，實現(xiàn)軸與軸承時域混合潤滑特性的計算；
23、(3)本發(fā)明能夠計算深海高壓環(huán)境下，不同軸承比壓、轉(zhuǎn)速、溝槽形式、潤滑介質(zhì)的粘度等參數(shù)對軸承混合潤滑特性的影響，適用于軸承潤滑特性的優(yōu)化設(shè)計；
24、(4)本發(fā)明能夠識別軸與軸承時間的時域摩擦激勵力，并通過傅里葉變換，能夠識別摩擦激勵力的頻譜特性，可用于軸承摩擦噪聲的優(yōu)化設(shè)計。
25、(5)本發(fā)明針對深海航行器在低速重載條件下，軸與軸承摩擦副通常處于混合潤滑狀態(tài)，且具有很強的時變性這一工程實際問題，提出了一種深海高壓環(huán)境下軸與軸承時域混合潤滑特性計算方法。
1.一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：包括如下操作流程：
2.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：基于耦合界面粗糙度的穩(wěn)態(tài)雷諾平均方程，計及軸與軸承微凸體接觸作用，引入了winkler彈性變形模型來計算深海高壓環(huán)境下軸瓦的彈性變形，能夠有效兼顧計算的精度和求解時間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：通過保證每一時刻軸承穩(wěn)態(tài)混合潤滑接觸力與該時刻的外載荷平衡，實現(xiàn)軸與軸承時域混合潤滑特性的計算。
4.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：能夠計算深海高壓環(huán)境下，不同軸承比壓、轉(zhuǎn)速、溝槽形式、潤滑介質(zhì)的粘度參數(shù)對軸承混合潤滑特性的影響。
5.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：能夠識別軸與軸承時間的時域摩擦激勵力，并通過傅里葉變換，能夠識別摩擦激勵力的頻譜特性。
6.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：s2中，定義求解計算的時間間隔dt，將軸頸受到的時域外載荷進行離散。
7.如權(quán)利要求1所述的一種深海高壓環(huán)境下滑動軸承時域混合潤滑特性計算方法，其特征在于：s7中，若載荷平衡方程不收斂，調(diào)整偏心率進而調(diào)整膜厚，進入下一個迭代計算，直至收斂。