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多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的研究

作　者: 黎伟
导　师: 汪久根
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 径向滑动轴承多瓦可倾瓦流体动力润滑热效应弹流
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

多瓦可倾瓦径向滑动轴承常用于大型的水轮机等旋转机械上,其工作性能直接影响整个机器的工作状态,又由于多瓦可倾瓦径向滑动轴承的制造和试验成本较高,而通过对轴承热润滑性能方面的理论研究能够得到比较接近实际情况的结果,可用于指导轴承设计和参数优化,因此,有必要研究多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑性能。本文第一部分阐述了研究多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的工程意义,介绍了径向滑动轴承的轴承结构、支承与瓦块、轴承承载形式、轴瓦材料、润滑方式及轴承的失效形式等,从径向滑动轴承的润滑性能、可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能及径向滑动轴承实验研究等几方面综述了可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的研究进展,并以此提出了本文的研究内容。第二部分推导了多瓦可倾瓦径向滑动轴承的油膜厚度方程,建立了轴承热流体动力润滑(THD)的数学模型,主要有雷诺方程、油膜厚度方程、润滑油粘度、密度—温度关系式、能量方程、固体热传导方程、力及力矩平衡方程和边界条件,并对方程进行无量纲和离散化处理,介绍了相应的数值计算方法,设计了数值计算流程,编制了FROTRAN计算程序,计算了算例轴承的热润滑参数,分析了轴承运行工况、瓦块支承位置、润滑油热传导系数的选取等因素对轴承热润滑性能的影响。第三部分推导了轴偏斜时的多瓦可倾瓦径向滑动轴承的油膜厚度方程,分别编制了单自由度瓦和双自由度瓦径向滑动轴承在轴偏斜时的FORTRAN计算程序,对比分析了轴偏斜对这两种可倾瓦径向滑动轴承的热润滑性能的影响。第四部分建立了多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流(TEHD)分析的数学模型,计算了轴瓦弹性变形量,编制了相应的FORTRAN计算程序,在程序计算时,采用了变精度试算法以节省计算时间,对比分析了多瓦可倾瓦径向滑动轴承THD与TEHD性能及在轴颈偏斜时的单自由度瓦径向滑动轴承THD与TEHD性能,分析了轴承运行工况对其TEHD性能的影响。第五部分总结了本文的工作内容,指出了存在的不足以及进一步研究的内容。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
符号说明  10-12
1 绪论  12-34
  1.1 多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能研究的工程意义  12-14
  1.2 径向滑动轴承概述  14-23
    1.2.1 轴承结构  14-17
    1.2.2 支承瓦块  17-18
    1.2.3 承载形式  18-19
    1.2.4 轴瓦材料  19-21
    1.2.5 润滑方式  21
    1.2.6 轴承失效  21-23
  1.3 可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能研究进展  23-32
    1.3.1 径向滑动轴承润滑性能的研究进展  23-28
    1.3.2 可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的研究进展  28-30
    1.3.3 径向滑动轴承的实验研究进展  30-32
  1.4 本文的主要内容  32-33
  1.5 小结  33-34
2 多瓦可倾瓦径向滑动轴承THD分析  34-67
  2.1 前言  34-35
  2.2 数学模型  35-42
    2.2.1 假设条件  35-36
    2.2.2 雷诺方程  36
    2.2.3 润滑油粘度、密度一温度关系式  36-39
    2.2.4 油膜厚度方程  39
    2.2.5 能量方程  39-41
    2.2.6 固体热传导方程  41
    2.2.7 力及力矩方程  41-42
  2.3 方程处理及程序设计  42-48
    2.3.1 方程无量纲处理  42-43
    2.3.2 方程离散化处理  43-46
    2.3.3 超松弛法求解  46
    2.3.4 程序计算流程  46-48
  2.4 算例结果与分析  48-55
  2.5 工况、瓦块支承位置对轴承热润滑的影响  55-64
    2.5.1 载荷的影响  56-58
    2.5.2 转速的影响  58-60
    2.5.3 润滑油粘度的影响  60-61
    2.5.4 轴瓦材料的影响  61-63
    2.5.5 瓦块支承位置的影响  63-64
  2.6 润滑油热传导系数对轴承热润滑的影响  64-65
  2.7 小结  65-67
3 轴线偏斜对多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑的影响  67-76
  3.1 前言  67-68
  3.2 油膜厚度方程  68-69
  3.3 计算结果与分析  69-75
    3.3.1 轴线偏斜对单自由度瓦径向滑动轴承的影响  69-72
    3.3.2 轴线偏斜对双自由度瓦径向滑动轴承的影响  72-75
  3.4 小结  75-76
4 多瓦可倾瓦径向滑动轴承TEHD分析  76-91
  4.1 前言  76-77
  4.2 数学模型与程序设计  77-80
    4.2.1 数学模型  77-79
    4.2.2 程序计算流程  79-80
  4.3 多瓦可倾瓦径向滑动轴承THD与TEHD对比  80-83
  4.4 轴偏斜时的轴承THD与TEHD对比  83-85
  4.5 工况对轴承TEHD的影响  85-89
    4.5.1 载荷对轴承TEHD的影响  86-87
    4.5.2 转速对轴承TEHD的影响  87-88
    4.5.3 润滑油粘度对轴承TEHD的影响  88-89
  4.6 小结  89-91
5 总结与展望  91-93
  5.1 本文完成的工作  91-92
  5.2 展望  92-93
参考文献  93-102
附录:油膜厚度方程的推导  102-105
攻读硕士学位期间所取得的科研成果  105

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能的研究

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