SM系列立式推力滑动轴承润滑流场分析及仿真

发布时间：2017-11-02 12:23

  本文关键词：SM系列立式推力滑动轴承润滑流场分析及仿真

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【摘要】：推力滑动轴承是一种限制轴向移动并承受轴向力的重要支承元件,在汽轮机、水力发电机组、压缩机等设备上广泛应用,因此,其工作性能直接关系到整个系统的可靠性和寿命。立式推力滑动轴承的润滑方式一般有压力油润滑和浸油润滑两种,由于采用浸油润滑方式的推力滑动轴承具有散热好、安装空间小等诸多优点,被各种推力轴承广泛采用。但是关于此类立式推力滑动轴承润滑系统的设计,缺少其相应的设计准则和理论方法,在设计时其结构和尺寸往往是参照国外经过大量试验研究开发出来的成熟产品。因此深入研究此类推力滑动轴承润滑流场和阻力损失,对立式推力滑动轴承润滑系统的设计具有指导意义。本文主要研究内容:(1)根据SM系列立式推力滑动轴承结构,建立了三维润滑流场模型,将流场模型划分为进口部分、推力头部分、外部管道部分和油池部分四个计算区域,并将每个计算区域细分成多个简单流阻单元。(2)完成了每一个计算区域的阻力损失计算,并根据串、并联管路计算方法计算了整体流场的阻力损失。根据推力头旋转产生的最大压力等于因流动阻力产生的压力损失,计算了立式推力滑动轴承的流量。(3)分别将计算区域划分非结构化网格,再将网格合并,利用Fluent软件进行模拟分析,将得到的仿真结果与理论计算结果进行对比。并采用单一变量法,得出润滑油参数、推力头甩油孔结构参数以及进口流道结构参数等因素对润滑流场和阻力损失的影响。(4)完成立式推力滑动轴承流量试验,将试验结果、理论计算结果以及数值分析结果作对比分析,验证了理论计算的方法是可行的。研究表明,转速固定不变时,润滑油和甩油孔结构参数对阻力损失影响较小,进口流道结构参数对阻力损失大体上无影响。润滑油参数和甩油孔直径对流量有比较大的影响,而甩油孔数量对流量的影响较小,进口流道结构参数对流量基本没有影响。其余参数不变时,转速对阻力损失和流量都有非常大的影响。通过本文的研究,为立式推力滑动轴承润滑系统的设计提供了可参考的依据。
【关键词】：推力滑动轴承 区域划分 阻力损失计算 模拟仿真
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景及意义10
• 1.2 SM系列立式推力滑动轴承简介10-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 推力滑动轴承流场理论研究的发展12-14
• 1.3.2 推力滑动轴承润滑流场的研究现状14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 推力滑动轴承阻力损失计算17-38
• 2.1 计算流体力学17-18
• 2.1.1 计算流体力学简介17-18
• 2.1.2 计算流体力学应用18
• 2.2 管流阻力损失18-21
• 2.2.1 流体的粘性18-19
• 2.2.2 管流阻力损失19-21
• 2.3 流阻单元的阻力损失计算21-27
• 2.3.1 流场模型与简化21-22
• 2.3.2 直圆管阻力损失计算22-23
• 2.3.3 非圆形管阻力损失计算23
• 2.3.4 截面积突变管阻力损失计算23-24
• 2.3.5 弯管阻力损失计算24-25
• 2.3.6 三通阻力损失计算25-27
• 2.4 推力滑动轴承阻力损失计算27-36
• 2.4.1 进口部分阻力损失计算27-29
• 2.4.2 推力头部分阻力损失计算29-30
• 2.4.3 外部管道并联部分阻力损失计算30-34
• 2.4.4 外部管道串联部分阻力损失计算34-35
• 2.4.5 整体阻力损失计算35-36
• 2.5 立式推力滑动轴承流量计算36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 推力滑动轴承阻力损失校核验证38-51
• 3.1 模型校核验证38-45
• 3.1.1 矩形管阻力损失校核验证38-39
• 3.1.2 环形管阻力损失校核验证39-41
• 3.1.3 弯管阻力损失校核验证41-42
• 3.1.4 进口部分阻力损失校核验证42-43
• 3.1.5 推力头部分阻力损失校核验证43-45
• 3.2 推力滑动轴承流场数值模拟45-50
• 3.2.1 物理模型及网格划分45
• 3.2.2 数值模拟和理论计算对比45-48
• 3.2.3 流场模拟结果及分析48-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第4章 推力滑动轴承的阻力损失影响分析51-65
• 4.1 润滑油粘度和温度对阻力损失的影响51-53
• 4.1.1 计算模型51
• 4.1.2 模拟结果及分析51-53
• 4.2 推力头甩油孔直径和数量对阻力损失的影响53-61
• 4.2.1 计算模型53
• 4.2.2 模拟结果及分析53-61
• 4.3 进口流道截面宽度和数量对阻力损失的影响61-63
• 4.3.1 计算模型61
• 4.3.2 模拟结果及分析61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 推力滑动轴承试验验证65-71
• 5.1 推力滑动轴承试验台介绍65-67
• 5.1.1 试验台主要技术参数65
• 5.1.2 试验装置简述65-67
• 5.2 试验规程67-69
• 5.2.1 推力轴承主要尺寸67
• 5.2.2 推力轴承支承结构67
• 5.2.3 试验设备及仪器67-68
• 5.2.4 试验流程68-69
• 5.3 推力轴承试验验证分析69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第6章 立式推力滑动轴承润滑设计系统开发71-80
• 6.1 开发语言71
• 6.2 软件整体方案71-77
• 6.2.1 软件输入输出参数定义71-72
• 6.2.2 软件算法流程72
• 6.2.3 软件界面设计72-77
• 6.3 计算实例77-79
• 6.4 本章小结79-80
• 总结与展望80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目85

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本文编号：1131557