核电汽轮机重载轴承热弹变形分析与性能评估

发布时间：2017-07-17 21:34

  本文关键词：核电汽轮机重载轴承热弹变形分析与性能评估

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【摘要】：核电作为新能源在我国正迅速发展,核电汽轮机机组的容量也在不断提高,1200MW核电汽轮机组已经成为目前主要的核电机组。作为汽轮机转子系统的核心部件,低压缸滑动轴承的尺寸和载荷都显著增大,必须考虑力热效应和表面变形对流体润滑膜的影响。本文以1200MW核电汽轮机所用的重载径向滑动轴承为研究对象,根据核电汽轮机转子轴承的结构特点、润滑方式、承载条件及运行环境,应用有限元软件ANSYS,对轴承在额定载荷和额定转速下运转时的热、弹流变形分别进行了分析并最终进行了耦合计算。在计算轴瓦力、热变形的基础上,研究了弹性变形和热变形对轴承静态性能参数和动态性能参数的影响。与仅考虑流体动压效应的情况相比,计入轴瓦结构受载时的弹性变形后轴承性能的分析结果显示,最小油膜厚度变小,流量升高,温升降低,最高油膜压力与最高油膜温度均略有增大;轴承的刚度、阻尼均增大;此变化趋势与增大间隙比的效果类似。考虑轴承结构热变形后轴承性能的分析结果表明,最小膜厚的计算结果小于未考虑变形的计算结果,流量显著增大,温升明显降低,最高油膜压力有所增大,最高油膜温度也略有升高;轴承水平主刚度减小,垂直主刚度略有增大;同时,四个阻尼系数都有所减小。此静特性的变化趋势与增大滑动轴承间隙比的效果类似。本文提出以轴承运行时计入力、热变形后的实际瓦面型线作为设计目标,对轴承结构进行补偿设计的方法。在轴承制造时采用冷态加工技术,将轴承内表面加工成非圆工作面,而外表面加工成圆的,以补偿力变形和热变形对流体动压效应的影响。为重载轴承的设计提供了工程化方案。
【关键词】：汽轮机 重载轴承 热弹变形 动静特性 变形补偿
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 汽轮机径向轴承简介13
• 1.2 研究的背景和意义13
• 1.3 热弹变形分析的历史和现状13-16
• 1.4 本论文的主要工作16-17
• 1.5 章节安排17-18
• 第二章 轴承结构参数及理论研究18-26
• 2.1 概述18
• 2.2 重载轴承的参数18-19
• 2.3 理论研究方法19-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 固定瓦轴承瓦体热弹变形分析26-51
• 3.1 概述26
• 3.2 弹性变形分析26-37
• 3.2.1 模型建立及网格划分26-28
• 3.2.2 载荷及约束的施加28-32
• 3.2.3 分析结果32-36
• 3.2.4 比压变化下弹性变形分析结果36-37
• 3.3 热变形分析37-46
• 3.3.1 模型建立及网格划分37-38
• 3.3.2 载荷及边界条件38-40
• 3.3.3 分析结果40-46
• 3.4 热弹变形分析46-49
• 3.4.1 模型建立46
• 3.4.2 载荷及边界条件46-47
• 3.4.3 分析结果47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 考虑热弹流润滑的轴承性能计算51-58
• 4.1 概述51
• 4.2 只考虑弹流润滑的轴承性能计算方法51-52
• 4.3 考虑弹流润滑的轴承静动特性计算52-54
• 4.3.1 静特性计算分析52-54
• 4.3.2 动特性计算分析54
• 4.4 考虑热流润滑的轴承静动特性计算54-57
• 4.4.1 静特性计算分析55-56
• 4.4.2 动特性计算分析56-57
• 4.5 小结57-58
• 第五章 重载轴承的变形补偿58-66
• 5.1 概述58
• 5.2 服役轴承及实际瓦面形线58-59
• 5.2.1 服役轴承58
• 5.2.2 实际瓦面形线58-59
• 5.3 协调双间隙表征59-63
• 5.3.1 瓦体局部变形的双间隙表征59-61
• 5.3.2 针对弹性变形的协调双间隙的计算方法及结果61-63
• 5.4 重载轴承关键设计技术63-64
• 5.4.1 弹流变形补偿技术63
• 5.4.2 冷态加工补偿及非等厚设计技术63-64
• 5.5 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结与主要结论66-67
• 6.2 主要创新点67
• 6.3 展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文72

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本文编号：554686