固定斜面瓦推力轴承结构优化研究

发布时间：2017-11-13 05:23

  本文关键词：固定斜面瓦推力轴承结构优化研究

  更多相关文章： 推力轴承 动压润滑 结构优化 遗传算法

【摘要】：动压滑动推力轴承广泛应用于船舶动力推进系统的轴系中，随着现代造船业的发展，推进轴系也面对高速、重载工况的挑战，作为其关键部件，动压滑动推力轴承的运行稳定性也直接影响着动力系统整体性能的发挥。为进一步提高推力轴承的流体动压润滑性能，本文对固定斜面瓦推力轴承的结构进行了优化研究。 在以往的推力轴承设计中，主要研究的是选择轴承结构以及计算润滑性能，在选择轴承结构方面，，往往是通过试算的办法来初选几何参数，几何参数的选择可以依靠过去的经验和实例，在计算润滑性能方面，首先需要保证轴承负载、温升、功耗、流量等参数满足边界条件，确定初选参数的有效性，在计算中如果出现初选参数溢出的情况，就只能返回到初选参数阶段重新选择各参数，这种以试算为主要手段的设计方法有一定的局限性与盲目性，不能够鉴定出方案的优劣，所以在本文中提出了针对推力轴承的优化设计，可以同时提高推力轴承的设计效率和质量，带来明显的经济效益。 首先，基于流体动压润滑理论，以扇形瓦推力轴承为研究对象，建立以油膜形状方程、雷诺方程、能量方程、粘温方程、热油携带影响方程、流量方程等为元素的润滑性能结构数学模型，并确定了边界条件。运用有限元方法对润滑性能进行了数值模拟，并分析了模拟结果。 其次，对雷诺方程进行简化，将只有数值解的二阶偏微分方程简化为可求解析解的微分方程，推导并定义了衡量轴承性能的油膜温升和摩擦功耗参数，建立以瓦块倾斜比和长宽比为设计变量的推力轴承优化数学模型。 最后，采用遗传算法对数学模型进行了优化，得出结论：通过改变推力轴承的长宽比和瓦块倾斜比，使得摩擦功耗降低了14%，油膜温升降低了51%。 本论文理论分析了推力轴承热流润滑特性规律，并通过对比分析提出了合理的轴瓦面结构能够提高润滑能力和承载力，研究结果对于动压滑动推力轴承设计具有一定的工程参考价值。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.21

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本文编号：1179285