船用卧式滑动轴承的迷宫密封研究

发布时间：2017-10-11 19:05

  本文关键词：船用卧式滑动轴承的迷宫密封研究

  更多相关文章： 滑动轴承 迷宫密封 错列式 数值仿真 流场

【摘要】：船用滑动轴承相比普通滑动轴承，工况恶劣。船舶在航行中，存在摇摆，纵摇可达±30°，横摇可达±45°。为保证滑动轴承的工作可靠性，对滑动轴承的抗冲击及密封等提出了非常高的要求。船用驱动电机输出轴直径大、转速高，动密封的线速度大，采用一般的动密封无法满足要求，采用非接触式的迷宫密封。为维持滑动轴承的工作压力，保证其工作效率，需要给轴承提供足够大的润滑油流量。在设计滑动轴承轴端的密封时，滑动轴承动密封的可靠性一直是困扰行业而又亟待解决的问题。目前滑动轴承在工作过程中经常出现润滑油泄漏的问题，因此需要对它的密封结构进行深入研究。 本文的主要工作如下： （1）对已有的5种比较典型的迷宫密封泄漏量公式进行了简要的介绍，并对各自的适用范围进行了说明。运用流体力学知识对迷宫密封的流场进行分析。 （2）以船用卧式滑动轴承轴端的迷宫密封为研究对象，建立了错列式迷宫密封的二维轴对称有限元模型。通过Gambit软件进行建模、划分网格和设置边界条件。运用CFD软件fluent，对迷宫空腔中的流场和泄漏特性进行研究。通过数值仿真，，分析了迷宫的密封机理。通过单一变量法，进行多组数值仿真，得出了压比、齿形、转速和迷宫几何尺寸等因素对迷宫密封泄漏量的影响。 （3）针对船用卧式滑动轴承的漏油现象，分析其漏油原因，结合迷宫密封原理以及各因素对迷宫密封性能的影响，重新设计滑动轴承的密封结构。搭建一套可以模拟滑动轴承在水平、纵倾10°、纵倾30°、横倾15°和高流量（28-90L/min）等工况下工作的试验台。通过试验，滑动轴承端盖处的迷宫密封没有出现润滑油泄漏现象，验证了密封结构设计的合理性。
【关键词】：滑动轴承 迷宫密封 错列式 数值仿真 流场
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究目的和意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究目的和意义10-11
• 1.2 迷宫密封简介11-13
• 1.2.1 迷宫密封结构的类型11-12
• 1.2.2 迷宫密封机理12
• 1.2.3 迷宫密封的特点及应用12-13
• 1.3 研究现状13-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 本文的主要工作内容15-16
• 第2章 迷宫密封泄漏量的计算方法16-28
• 2.1 迷宫密封泄漏量计算公式法16-18
• 2.1.1 Martine 公式16
• 2.1.2 Stodala 计算方法16-17
• 2.1.3 Egli 计算方法17
• 2.1.4 Kearton 计算方法17-18
• 2.1.5 Verms 计算方法18
• 2.2 计算流体力学理论与方法18-22
• 2.2.1 流体流动的控制方程18-20
• 2.2.2 湍流模型20-21
• 2.2.3 有限体积法21-22
• 2.3 迷宫密封的二维几何模型和数值计算模型的建立22-23
• 2.3.1 二维几何模型的建立22-23
• 2.3.2 数值计算模型23
• 2.4 网格的生成23-24
• 2.4.1 网格类型23-24
• 2.4.2 网格生产软件 Gambit 简介24
• 2.5 数值模拟的计算方法24-27
• 2.5.1 CFD 和 FLUENT 软件介绍24-25
• 2.5.2 数值求解方法25-26
• 2.5.3 求解器算法26-27
• 2.6 边界条件和收敛标准27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 迷宫密封流场的数值仿真和影响因素28-51
• 3.1 迷宫密封泄漏量的数值仿真28-32
• 3.1.1 迷宫密封模型的建立28-29
• 3.1.2 网格的划分和边界条件的设置29-30
• 3.1.3 数值仿真及结果分析方法30-32
• 3.1.4 理论计算与数值仿真的比较32
• 3.2 主轴转速和迷宫两端压比对密封性能的影响32-34
• 3.2.1 计算模型及边界条件33
• 3.2.2 计算结果分析33-34
• 3.3 迷宫密封间隙对密封性能的影响34-36
• 3.3.1 计算模型与边界条件34-35
• 3.3.2 计算结果分析35-36
• 3.4 迷宫腔室深度对密封性能的影响36-39
• 3.4.1 计算模型及边界条件36
• 3.4.2 计算结果和流场分析36-39
• 3.5 密封腔室宽度对密封性能的影响39-42
• 3.5.1 计算模型及边界条件39
• 3.5.2 计算结果和流场分析39-42
• 3.6 齿尖的相对厚度对密封性能的影响42-45
• 3.6.1 几何模型和边界条件42
• 3.6.2 计算结果和流场分析42-45
• 3.7 密封齿齿形对密封性能的影响45-49
• 3.7.1 计算模型及边界条件45
• 3.7.2 计算结果及流场分析45-49
• 3.8 本章小结49-51
• 第4章 滑动轴承的密封设计和试验51-67
• 4.1 滑动轴承漏油原因分析51
• 4.2 滑动轴承密封设计51-54
• 4.3 试验台搭建54-58
• 4.3.1 试验台主要功能介绍54-55
• 4.3.2 试验台组成55-58
• 4.4 滑动轴承试验58-66
• 4.4.1 滑动轴承纵倾 10°试验59-62
• 4.4.2 滑动轴承纵倾 30°试验62
• 4.4.3 滑动轴承横倾 15°试验62-63
• 4.4.4 滑动轴承流量和转速试验63-65
• 4.4.5 滑动轴承有无封油罩试验65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王琰;张开林;王丽娜;;错齿式迷宫密封空腔尺寸对泄漏量的影响[J];机车电传动;2012年01期

2 王琰;王丽娜;张开林;;高速齿轮箱迷宫密封流场和泄漏特性的数值研究[J];内燃机车;2012年03期

3 王锁芳,吕海峰,夏登勇;封严篦齿结构特性的数值分析和实验研究[J];南京航空航天大学学报;2004年06期

4 朱高涛;刘卫华;;迷宫密封泄漏量计算方法的分析[J];润滑与密封;2006年04期

本文编号：1014213