核主泵推力滑动轴承流体动力润滑分析与实验研究

发布时间：2017-10-24 05:25

  本文关键词：核主泵推力滑动轴承流体动力润滑分析与实验研究

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【摘要】：流体动压润滑轴承依靠润滑油形成一层油膜压力来实现载荷的承受,广泛应用于各大水轮机、汽轮机、水电机组等大型旋转设备中。推力滑动轴承作为整个系统内唯一能承受轴向载荷的部件,其运行状况的好坏直接影响了整个系统的性能。核主泵作为整个核电系统内的旋转部件,要求在整个核电系统突然发生事故的情况下,核主泵能由于本身惯性而发生惰转,进而使冷却剂能继续流过堆芯,带走一部分核燃料的余热,达到冷却的效果,防止核电系统的烧坏。动压推力轴承流体动力润滑的研究主要是对轴承动压流体区域的温度场、压力场等的研究,因此,对核主泵推力滑动轴承的流体动力润滑研究变的至关重要。本文中研究的轴承是可倾瓦推力轴承,它是主泵的主推力轴承,用于承受整个系统上下两个方向的轴向重载。全文的主要研究内容如下:1)介绍了一种高速、重载可倾瓦推力滑动轴承,其最高转速可达1500rpm,正常运行时能承受向上的轴向载荷794KN。2)以上述轴承为研究对象,介绍了主泵轴承的整体结构、内部关键零部件的详细结构以及整体主泵轴承的工作原理;建立了可倾瓦推力滑动轴承流体动力润滑的数学模型,主要包含推力滑动轴承的膜厚方程、弹性变形方程、广义雷诺方程、能量方程、润滑油粘温关系式和润滑油密温关系式,以及它们的边界条件。3)搭建了核主泵轴承试验台,进行了72小时大纲性实验,整个轴承试验台在整个运行过程中,运行平稳、正常,无大幅度波动;并测试了两主推力瓦同一位置处的温度分布、主泵轴承进出口油温、进口油流量,此几个参数为仿真的边界条件的设定提供依据,通过实测主推力瓦的温度与仿真分析得出的温度相对比,验证仿真的正确性。两主推力瓦的温度是否接近是评价此实验成功与否的关键因素之一。4)利用FLUENT软件对可倾瓦处的油膜进行三维数值仿真,仿真出油膜区域的温度场、压力场变化,以及油膜的速度场,得出油膜承载力和外加载荷的大小基本吻合。并用此方法仿真出的温度来对比实验时实测出的温度是否接近,来验证此方法的正确性。对瓦块支点位置进行优化,通过改变瓦块偏支点的周向和径向位置,算出它对轴承润滑性能的影响,以此来得出最佳偏支点的位置。
【关键词】：核主泵 滑动轴承试验台 可倾瓦 流体动力润滑 FLUENT仿真
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623;TL353.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 本课题研究目的和意义9-12
• 1.2 推力滑动轴承流体动力润滑研究进展12-16
• 1.2.1 推力轴承的国外研究现状12-14
• 1.2.2 推力轴承的国内研究现状14-16
• 1.3 推力滑动轴承简介16-19
• 1.3.1 总体结构16-17
• 1.3.2 可倾瓦支承结构17-19
• 1.3.3 轴承材料19
• 1.3.4 轴承的失效19
• 1.4 课题来源及主要研究内容19-21
• 第2章 主泵轴承简介及其工作特点21-29
• 2.1 概述21-22
• 2.2 主泵轴承简介22-25
• 2.3 主泵轴承的工况特点25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 主泵轴承实验台的搭建与实验研究29-41
• 3.1 概述29
• 3.2 主泵轴承实验台的搭建29-37
• 3.2.1 实验台主要功能介绍29-30
• 3.2.2 实验台系统的组成原理30
• 3.2.3 实验台的机械部分30-33
• 3.2.4 实验台的总体布局33-37
• 3.3 主泵轴承实验37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 油膜区域数值仿真及偏支点影响41-63
• 4.1 主泵轴承数学模型41-48
• 4.1.1 雷诺方程42-44
• 4.1.2 润滑油密度温度关系式44-45
• 4.1.3 润滑油粘度温度关系式45-46
• 4.1.4 油膜厚度方程46-47
• 4.1.5 能量方程47-48
• 4.1.6 固体热传导方程48
• 4.1.7 可倾瓦弹性变形方程48
• 4.2 可倾瓦动压油膜的仿真48-56
• 4.2.1 可倾瓦油膜几何模型的建立49-50
• 4.2.2 网格的划分和边界条件的设置50-51
• 4.2.3 数值仿真及结果分析51-56
• 4.3 支点对轴承润滑性能的影响56-62
• 4.3.1 支点径向位置对轴承润滑性能的影响57-59
• 4.3.2 支点周向位置对轴承润滑性能的影响59-61
• 4.3.3 最佳偏支点的选取61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间所取得的成果及参与的项目69

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本文编号：1087248