基于声学超材料的水润滑尾轴承系统承载与振动性能仿真

陈浩东1a，欧阳武1a,1b,2，刘祺霖1a，何涛3，杨磊1a，李应刚1c （1.武汉理工大学，a.交通与物流工程学院；b.水路交通控制全国重点实验室；c.船海与能源动力工程学院；2.国家水运安全工程技术研究中心可靠性研究所；3.武汉第二船舶设计研究所）

摘要：为提高水润滑尾轴承的减振降噪性能，提出基于声学超材料的新型水润滑尾轴承设计方案，研究声学超材料单胞带隙产生机理和结构承载性能。利用响应面与有限元方法对设计方案的单胞与超材料减振层进行结构优化，并对优化后的新型水润滑尾轴承系统进行承载和减振性能仿真研究。研究表明，与将内衬替换成超材料和在内衬和外衬之间设置超材料方案相比，在外衬与轴承壳之间设置超材料的方案具有更好的承载和减振性能。优化设计轴承方案满足承载能力需求，且在292.31 Hz～601.58 Hz 处具有良好的减振效果。相比于传统轴承，超材料轴承具有更好的减振特性，振动最大衰减为98.48%。研究为低振动噪声水润滑轴承设计提供了新思路。

关键词：水润滑尾轴承；声学超材料；结构优化；承载特性；减振特性