可倾瓦轴承多相油膜承载性能分析

发布时间：2020-09-29 11:25

　　可倾瓦轴承具有噪声较小、运转稳定的特点,在大型的旋转机械中已得到了广泛的应用。因此研究可倾瓦轴承润滑油膜的承载性能已成为了重要的课题。本文结合两相流理论、计算流体力学、计算固体力学对五瓦可倾瓦轴承的承载性能进行了数值模拟分析。此研究首先对可倾瓦轴承的流体域进行了实体建模,并将之划分为结构化网格。开发了适合模型计算的自定义动网格方法和可以更新轴颈与瓦块速度变化的UDF程序,以此来适应可倾瓦轴承在工作时瓦块的自由偏转。随后研究了可倾瓦轴承在使用普通润滑油时,润滑油膜在不同转速,不同预载荷系数的情况下的承载能力、压力分布以及瓦块平衡摆角的变化。然后在此基础上选取了转速与预载荷系数的合适的参数范围,进一步研究了向普通润滑油中加入固体颗粒后,颗粒体积分数以及颗粒直径对多相油膜承载能力、压力分布以及瓦块平衡摆角的影响。最后对可倾瓦滑动轴承的瓦片进行流固耦合分析,研究了固体颗粒直径变化时,轴套的应力及变形量分布情况。数值模拟结果表明,普通润滑油油膜承载能力随着转速以及预载荷系数的提高而有明显增加,并且其油膜稳定性也有所改善。当添加的固体颗粒体积分数以及固体颗粒直径处于合适的范围时,润滑油膜的承载能力会有很大的提升,而且油膜的承载能力会随着固体颗粒体积分数以及颗粒直径的增大而提高。当加入固体颗粒后,轴瓦的变形与应力会稍稍变大,但是其等效应力远远小于材料的屈服强度,而且其变形分布相较于使用普通润滑油时的变形分布要相对均匀。本文在充分论据的基础得出的结论可以为可倾瓦轴承润滑油添加剂的开发与研制提供理论依据,具有一定的实际意义。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

流固耦合,数值模拟,方程,流体

图２．１数值模拟过程逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑耦合逡逑及固体控制方程逡逑流动过程中，根据物理原理，其满足质量、动量和能量三个守恒是混合液体，流体相必须遵守组分守恒定律［３｜］。逡逑守恒方程：逡逑１１逡逑

示意图,瓦块,轴径,网格

ａ）网格变化前逦ｂ）网格变化后逡逑图２．４网格变化示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｇｒｉｄ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑２．６本章小结逡逑第二章主要是对一些理论基础进行了描述，主要包括计算流体力学以及流固逡逑耦合，阐述了邋ＣＦＤ数值模拟的流程，选择了合适的湍流模型与多相流模型，确逡逑定了流固耦合方式。并根据轴承在运转过程中导致油膜网格边界不断变形的情逡逑况，研究了一种自定义动网格方法，以此保证了网格的质量。逡逑１６逡逑

示意图,受力,轴承,可倾瓦轴承

而造成影响可倾瓦轴承工作的不稳定因素。逡逑３．２可倾瓦轴承平衡位置的求解方法逡逑如图３．１所示，在油膜合力Ｆｒ的作用下，轴颈不仅发生旋转，而且还有平逡逑移运动，在油膜力Ｆｐ的作用下，瓦片在围绕其支点进行摆动。逡逑可倾瓦轴承直径方向上的受力方程：逡逑厂＝邋ｔ（Ｐ，ｘ＂０逦（３－１）逡逑ｉ＝ｌ逡逑瓦块受力的方程为：逡逑Ｍ邋＝邋ＹＪ（ｐｊｘｓｌｘｌｊ）逦（３．２）逡逑ｊ＝ｉ逡逑其中，逡逑／一一轴颈表而上各个网格的编号逡逑１７逡逑

【参考文献】