流体动压滑动轴承静特性研究

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1、哈尔滨工程大学博士学位论文流体动压滑动轴承静特性研究姓名：蔡林申请学位级别：博士专业：动力机械及工程指导教师：郑洪涛2012-06流体动压滑动轴承静特性研究摘要径向滑动轴承被广泛应用于汽轮机、燃气轮机、齿轮箱等动力传输系统中，具有承载能力大、功耗小、耐冲击、抗振性好、运转精度高等突出特点。对滑动轴承的温升控制是保证滑动轴承承载能力、定位精度的必要条件，随着工程应用对高转速、高载荷滑动轴承的需求，滑动轴承轴瓦温升问题逐渐成为人们关心的焦点。本文以径向滑动轴承为研究对象，采用理论计算与试验相结合的方法，深入分析了滑动轴承的静特性及影响因素，为滑动轴承的优化设计提供了理论基础。本文主

2、要工作内容如下：(1)论文详细介绍了滑动轴承静特性、润滑方式、油膜空穴、结构形式的国内外研究现状。建立了描述滑动轴承流场的输运方程，并考虑了滑动轴承油膜的空穴效应及润滑油的粘温效应，利用SIMPLE算法求解了控制方程，验证了网格独立性，并与以往学者的研究成果进行了对比。(21论述了滑油粘性耗散、滑油粘温特性、滑油通流特性之问的耦合关系，分析了滑动轴承内滑油润滑冷却的换热机理，进一步通过对比计算说明在涓’动轴承流场计算中，考虑滑油粘温效应的必要性及重要性。计算并分析了供油压力、供油温度、空穴压力对滑动轴承静特性的影响，以及油膜压力、轴瓦温度、空穴气相体积分数等参数的分布变化规律。

3、(3)分析了周向凹槽和轴向微尺度凹槽对滑动轴承静特性的影响规律。结果表明，周向凹槽对滑动轴承的影响体现在两个方面，当凹槽深度小于毫米量级时，周向凹槽对静特性影响较小，当凹槽深度处于毫米量级时，影响较大，在承载区开有毫米量级周向凹槽会降低滑动轴承的静特性，而在非承载区开有毫米量级周向凹槽会提高滑动轴承的承载力。轴向微尺度凹槽会降低滑动轴承的静特性。(4)为了进一步研究周向凹槽结构变化对轴承静特性的影响机理，本文分析了滑动轴承中的二次流。首先研究了同心圆筒以及项盖驱动流场中的涡结构，进一步分析了滑动轴承中的涡流，包括油膜流场的泰勒涡以及由于剪切流动在凹槽内形成的驱动涡。当滑动轴承轴

4、瓦开有凹槽后，随着Re的增大，凹槽内开始出现Taylor涡旋，Taylor出现后滑动轴承的换热能力得到提高。由于受到主轴运动的剪切作用，当轴瓦周向凹槽尺度在毫米量级时，滑动轴承轴瓦凹槽内的产生驱动涡，使得流体产生向着与主轴转动相反方向的流动，这种反向回流运动使得凹槽在承载区时滑油流量减少，凹槽在非承载区时流量增加，当轴瓦周向凹槽尺度在微米量级时，没有发生反向流动现象。哈尔滨：[程大学博十学位论文(5)在M2000一A型摩擦磨损试验机上进行了滑动轴承的试验研究。测量了轴承摩擦力矩和轴瓦最大温升值，并与理论计算结果进行了对比，分析了试验误差。关键词：滑动轴承；静特性；凹槽；润滑；数

5、值模拟流体动压滑动轴承静特性研究ABSTRACTHydrodynamicjournalbearingiswidelyusedinsteamturbine，gasturbine，gearboxandotherpowertransmissionsystems，itpresentsmanycharacteristicssuchashighloadcapacity,lowpowerdissipation，impactresistance，highanti—shaking，high-precision．Controllingthejournalbeatingbushtemperature

6、withinarangeisarequirementforensuringthejournalbearing’Sloadcapacityandlocationprecision．Asdemandofhigherspeedandloadcapacityofjournalbearing，thetemperatureriseofbushhasbecomethefocusofmanyscholars．Thisdissertationtakeshydrodynamicjournalbearingasresearchsubject，themethodofcombiningexperimen

7、tandtheoreticalcomputationisapplied，andComputationalfluiddynamics(CFD)methodhasbeenused．Thestaticcharacteristicsandotherfactorsaffectstaticcharacteristicshavebeenstudieddeeply,thisdissertationoptimizationdesign．couldprovidethetheorybaseforjournalbe