本文關鍵詞：高速輕載滑動軸承溫升特性分析

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【摘要】：當旋轉機械工作時,潤滑油流入到軸頸與軸瓦之間,起到潤滑作用,將兩者的表面分離開,防止壁面直接碰摩,由于軸頸旋轉作用,在軸瓦與軸頸最小油膜間隙處產(chǎn)生動壓效應,潤滑油由于與軸頸摩擦產(chǎn)生熱量,再加上潤滑油的粘性耗散也生成熱量,軸承內(nèi)的溫度將會升高,若軸承內(nèi)溫度過高將直接影響到軸承腔內(nèi)的潤滑油流量以及軸承的承載能力,嚴重時可能會造成系統(tǒng)不能正常運行,因此,如何防止軸承內(nèi)溫升過高已經(jīng)成為重要的研究課題。本文以三維滑動軸承流場計算以及軸承內(nèi)氣穴計算為理論基礎,主要對軸承長度變化、半徑間隙變化以及在軸承上下軸瓦開油槽對軸承溫升的影響進行了探討,并在溫度場穩(wěn)態(tài)求解的基礎上,計算了與本文工作轉速同頻下的軸承動態(tài)特性系數(shù)。本文具體的研究內(nèi)容以及結果如下:首先通過對流場計算的基本方程進行離散化處理,結合氣穴計算方程,得到本文分析軸承溫升的理論基礎,建立文章研究所用到的滑動軸承三維計算模型,利用CFX軟件計算軸承的油膜壓力值、油膜溫度值以及氣相體積分數(shù)值,對網(wǎng)格無關性進行了驗證,并且通過文獻中的試驗結果與采用本文分析方法的計算結果進行了對比,確定本文分析軸承溫升時所用方法的準確性。然后分析了在不同氣穴壓力下對軸承內(nèi)氣穴分布的影響以及對軸承溫升的影響,當氣穴壓力逐漸增大的過程中,產(chǎn)生氣穴的區(qū)域在逐步增大,最大氣相體積分數(shù)值也是逐漸增大,而軸承內(nèi)油膜溫度分布區(qū)域基本不變,最高油膜溫度值變化不大,最大油膜壓力值有所減小;同時分析了隨著軸承長度變化、軸承半徑間隙變化對軸承溫升的影響規(guī)律,計算結果表明,隨著軸承長度的增加和半徑間隙的增大,軸承內(nèi)最高油膜溫度值、最大油膜壓力值均是降低的,軸承內(nèi)最大氣相體積分數(shù)值是增大的。其次分析了當軸頸偏心率一定的情況下,油槽結構對軸承溫升產(chǎn)生影響。首先對比無油槽和上下軸瓦均開油槽的計算結果,驗證了軸承內(nèi)開油槽對于控制軸承溫升的重要性。然后分別分析了上軸瓦油槽角度、寬度變化和下軸瓦油槽角度、寬度變化對軸承溫升影響的原因,其次分析了改變下軸瓦油槽深度對軸承溫升的影響。由計算結果可知,隨著上軸瓦油槽角度在45°~180°變化時,軸承內(nèi)最高油膜溫度值變化不大,軸承內(nèi)最大油膜壓力值增大了約16%,當上軸瓦油槽角度為0°~135°變化時,最大氣相體積分數(shù)值均在0.99左右,而當油槽角度為180°時,最大氣相體積分數(shù)值降低為0.8左右;隨著上軸瓦油槽寬度在15mm~20mm變化時,軸承內(nèi)油膜溫度逐漸下降,最高油膜溫度值降低約4%,最大油膜壓力值增大了約14%,最大氣相體積分數(shù)值減小了約13%;隨著下軸瓦油槽角度在45°~180°變化時,最高油膜溫度值減小約3%,承載區(qū)內(nèi)開油槽使得油膜厚度增大,油膜壓力分布形狀改變,最大油膜壓力值減小約65%,當下軸瓦油槽角度為0°~135°,軸承內(nèi)產(chǎn)生氣穴的區(qū)域基本相同,當油槽角度為180°時,產(chǎn)生氣穴的區(qū)域有所減少,最大氣相體積分數(shù)也略有降低;隨著下軸瓦油槽寬度在15mm~20mm變化時,軸承內(nèi)最高油膜溫度值變化不大,軸承內(nèi)最大油膜壓力值降低約2%,最大氣相體積分數(shù)值均在0.8左右;當下軸瓦油槽深度在0.1mm~2mm變化時,軸承內(nèi)最大油膜壓力值、最高油膜溫度值以及最大氣相體積分數(shù)值都是逐漸降低的。接著對下軸瓦油槽寬度的變化使得軸頸偏心率發(fā)生變化時對軸承溫升的影響進行了分析。隨著下軸瓦油槽寬度在15mm~20mm增大時,軸頸偏心率也隨之增大,軸承內(nèi)最高油膜溫度值增大了約0.7%;軸承內(nèi)最大油膜壓力值增大了約13%;最大氣相體積分數(shù)值增大了約5%。最后在基于考慮氣穴效應和溫度場的穩(wěn)態(tài)求解的基礎上,利用簡諧激勵原理和CFD動網(wǎng)格技術求解了與本文工作轉速同頻率下滑動軸承動態(tài)特性系數(shù),同時分析了對軸頸x方向和y方向分別施加位移激勵后,軸承內(nèi)油膜溫度和油膜壓力在不同時刻的變化規(guī)律。
【關鍵詞】：氣穴效應 油膜溫度場 油膜壓力場 動力學特性 動網(wǎng)格
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.31
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 滑動軸承的結構分類9-10
• 1.2.2 滑動軸承的氣穴研究10-11
• 1.2.3 滑動軸承的溫升特性研究11-13
• 1.2.4 滑動軸承動態(tài)特性研究13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 滑動軸承流場計算模型的建立16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 流場計算的基本方程16-17
• 2.3 氣穴計算方程17-18
• 2.4 計算方程的離散形式18-21
• 2.4.1 輸運方程的一般形式18-19
• 2.4.2 輸運方程的離散19-21
• 2.5 流場計算的假設與邊界條件21
• 2.6 流場計算模型的建立與網(wǎng)格無關性驗證21-23
• 2.6.1 流場計算模型與計算參數(shù)21-22
• 2.6.2 網(wǎng)格無關性驗證22-23
• 2.7 本章小結23-25
• 第3章 滑動軸承溫升特性研究25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 軸承內(nèi)溫升產(chǎn)生機理25-26
• 3.3 氣穴壓力對滑動軸承溫升的影響26-28
• 3.4 軸承長度變化對軸承溫升的影響分析28-32
• 3.5 半徑間隙變化對軸承溫升的影響分析32-35
• 3.6 本章小結35-36
• 第4章 油槽對滑動軸承溫升的影響36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 油槽對軸承溫升的影響36-37
• 4.3 上軸瓦油槽對軸承溫升的影響37-42
• 4.3.1 上軸瓦油槽角度對軸承溫升的影響38-40
• 4.3.2 上軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響40-42
• 4.4 下軸瓦油槽對軸承溫升的影響42-47
• 4.4.1 下軸瓦油槽角度對軸承溫升的影響42-45
• 4.4.2 下軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響45-47
• 4.5 油槽深度對軸承溫升的影響47-49
• 4.6 偏心率變化時下軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響49-52
• 4.7 本章小結52-54
• 第5章 考慮溫度場時求解軸承動態(tài)特性參數(shù)54-73
• 5.1 引言54-55
• 5.2 軸承動態(tài)特性參數(shù)計算原理55-57
• 5.3 軸承動態(tài)特性參數(shù)計算57-71
• 5.4 本章小結71-73
• 結論73-75
• 參考文獻75-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果79-81
• 致謝81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：813011