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论文研究内容来源于国防基础科研项目XX系统创新设计理论和方法以及与海军工程大学合作项目水润滑支撑轴承设计与样机研制。与传统柴油机推进系统比,无轴轮缘驱动推进系统在船舶推进效率、空间利用率、舰船隐蔽性等方面具有诸多优势,由此也对舰船无轴轮缘推进系统中径向推力一体式水润滑轴承特殊的结构形式及其应用环境和润滑性能提出了更加苛刻的要求。本文综合应用流体力学、摩擦学、弹性力学等耦合分析方法,通过全面深入分析考虑界面粗糙度,弹性变形,复杂工况等流固耦合条件下的径向推力一体式水润滑轴承混合润滑特性,优化径向推力一体式水润滑轴承润滑结构并揭示其润滑机理,为提高径向推力一体式水润滑轴承摩擦学性能奠定基础。具体研究内容如下:(1)基于Patir-Cheng平均雷诺方程推导出了径向轴承以及推力轴承在耦合表面粗糙度、流量因子等多参数下的Reynold方程,解决了流体动压润滑、粗糙界面接触、弹性变形、不对准等多场多因素耦合求解中的难题,最终建立了径向推力一体式水润滑轴承混合润滑数值计算模型。(2)根据径向推力一体式水润滑轴承的工况要求,选用高分子材料作为轴承材料,并初步设计了径向推力一体式水润滑轴承中径向轴承与推力轴承的结构形式。另外,设定径向推力一体式水润滑轴承边界条件,保证在公共边界处压力与流量的连续性,编制径向推力一体式水润滑轴承多场多因素耦合润滑计算程序,并通过对比仿真验证了数学模型以及数值方法的正确性,最后在综合考虑收敛速度和计算精度下确定了最佳网格数量。(3)研究了半椭圆形、矩形、左三角形、右三角形和等腰三角形等不同微沟槽形貌下对径向轴承承载性能和润滑性能的影响,以及不同倾斜角下推力轴承的混合润滑行为,优化了径向推力一体式水润滑轴承结构。(4)分析了径向推力一体式水润滑轴承在耦合以及无耦合状态下流体动压力分布,接触压力分布、弹性变形分布,研究了载荷、转速、轴颈偏斜等不同工况下,耦合效应对于径向轴承和推力轴承承载性能和润滑性能的影响,揭示了径向推力一体式水润滑轴承混合润滑机理。研究表明,耦合效应同时提高了径向轴承以及推力轴承的承载力,降低了径向轴承的摩擦系数,但是推力轴承摩擦系数在承载力、水膜剪切力、微凸体接触力多因素影响下分布规律不明显。并且径向推力一体式水润滑轴承的耦合效应在弹流阶段较为明显,而在混合润滑阶段则影响微弱。