本文關鍵詞：核主泵推力滑動軸承流體動力潤滑分析與實驗研究

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【摘要】：流體動壓潤滑軸承依靠潤滑油形成一層油膜壓力來實現(xiàn)載荷的承受,廣泛應用于各大水輪機、汽輪機、水電機組等大型旋轉設備中。推力滑動軸承作為整個系統(tǒng)內唯一能承受軸向載荷的部件,其運行狀況的好壞直接影響了整個系統(tǒng)的性能。核主泵作為整個核電系統(tǒng)內的旋轉部件,要求在整個核電系統(tǒng)突然發(fā)生事故的情況下,核主泵能由于本身慣性而發(fā)生惰轉,進而使冷卻劑能繼續(xù)流過堆芯,帶走一部分核燃料的余熱,達到冷卻的效果,防止核電系統(tǒng)的燒壞。動壓推力軸承流體動力潤滑的研究主要是對軸承動壓流體區(qū)域的溫度場、壓力場等的研究,因此,對核主泵推力滑動軸承的流體動力潤滑研究變的至關重要。本文中研究的軸承是可傾瓦推力軸承,它是主泵的主推力軸承,用于承受整個系統(tǒng)上下兩個方向的軸向重載。全文的主要研究內容如下:1)介紹了一種高速、重載可傾瓦推力滑動軸承,其最高轉速可達1500rpm,正常運行時能承受向上的軸向載荷794KN。2)以上述軸承為研究對象,介紹了主泵軸承的整體結構、內部關鍵零部件的詳細結構以及整體主泵軸承的工作原理;建立了可傾瓦推力滑動軸承流體動力潤滑的數(shù)學模型,主要包含推力滑動軸承的膜厚方程、彈性變形方程、廣義雷諾方程、能量方程、潤滑油粘溫關系式和潤滑油密溫關系式,以及它們的邊界條件。3)搭建了核主泵軸承試驗臺,進行了72小時大綱性實驗,整個軸承試驗臺在整個運行過程中,運行平穩(wěn)、正常,無大幅度波動;并測試了兩主推力瓦同一位置處的溫度分布、主泵軸承進出口油溫、進口油流量,此幾個參數(shù)為仿真的邊界條件的設定提供依據(jù),通過實測主推力瓦的溫度與仿真分析得出的溫度相對比,驗證仿真的正確性。兩主推力瓦的溫度是否接近是評價此實驗成功與否的關鍵因素之一。4)利用FLUENT軟件對可傾瓦處的油膜進行三維數(shù)值仿真,仿真出油膜區(qū)域的溫度場、壓力場變化,以及油膜的速度場,得出油膜承載力和外加載荷的大小基本吻合。并用此方法仿真出的溫度來對比實驗時實測出的溫度是否接近,來驗證此方法的正確性。對瓦塊支點位置進行優(yōu)化,通過改變瓦塊偏支點的周向和徑向位置,算出它對軸承潤滑性能的影響,以此來得出最佳偏支點的位置。
【關鍵詞】：核主泵 滑動軸承試驗臺 可傾瓦 流體動力潤滑 FLUENT仿真
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM623;TL353.12
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 本課題研究目的和意義9-12
• 1.2 推力滑動軸承流體動力潤滑研究進展12-16
• 1.2.1 推力軸承的國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 推力軸承的國內研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 推力滑動軸承簡介16-19
• 1.3.1 總體結構16-17
• 1.3.2 可傾瓦支承結構17-19
• 1.3.3 軸承材料19
• 1.3.4 軸承的失效19
• 1.4 課題來源及主要研究內容19-21
• 第2章 主泵軸承簡介及其工作特點21-29
• 2.1 概述21-22
• 2.2 主泵軸承簡介22-25
• 2.3 主泵軸承的工況特點25-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第3章 主泵軸承實驗臺的搭建與實驗研究29-41
• 3.1 概述29
• 3.2 主泵軸承實驗臺的搭建29-37
• 3.2.1 實驗臺主要功能介紹29-30
• 3.2.2 實驗臺系統(tǒng)的組成原理30
• 3.2.3 實驗臺的機械部分30-33
• 3.2.4 實驗臺的總體布局33-37
• 3.3 主泵軸承實驗37-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第4章 油膜區(qū)域數(shù)值仿真及偏支點影響41-63
• 4.1 主泵軸承數(shù)學模型41-48
• 4.1.1 雷諾方程42-44
• 4.1.2 潤滑油密度溫度關系式44-45
• 4.1.3 潤滑油粘度溫度關系式45-46
• 4.1.4 油膜厚度方程46-47
• 4.1.5 能量方程47-48
• 4.1.6 固體熱傳導方程48
• 4.1.7 可傾瓦彈性變形方程48
• 4.2 可傾瓦動壓油膜的仿真48-56
• 4.2.1 可傾瓦油膜幾何模型的建立49-50
• 4.2.2 網(wǎng)格的劃分和邊界條件的設置50-51
• 4.2.3 數(shù)值仿真及結果分析51-56
• 4.3 支點對軸承潤滑性能的影響56-62
• 4.3.1 支點徑向位置對軸承潤滑性能的影響57-59
• 4.3.2 支點周向位置對軸承潤滑性能的影響59-61
• 4.3.3 最佳偏支點的選取61-62
• 4.4 本章小結62-63
• 總結與展望63-65
• 參考文獻65-68
• 致謝68-69
• 攻讀學位期間所取得的成果及參與的項目69

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本文編號：1087248