發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 17:31

【摘要】：近年來彈性金屬塑料瓦推力軸承廣泛適用于水輪發(fā)電機(jī)組、艦船傳動(dòng)裝置、水泵機(jī)組和大型礦山挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備。與傳統(tǒng)的巴士合金瓦推力軸承相比,彈性金屬塑料瓦推力軸承具有摩擦系數(shù)小、自潤滑性能好以及絕熱性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在一些領(lǐng)域已成功取代巴士合金瓦推力軸承的地位。本文以中心點(diǎn)支承的圓形彈性金屬塑料瓦推力軸承為研究對(duì)象。首先,建立該類軸承流體潤滑數(shù)學(xué)模型,并確定各基本方程的邊界條件,采用有限元法求解上述數(shù)學(xué)模型。其次,運(yùn)用FORTRAN計(jì)算機(jī)語言編制軸承潤滑性能計(jì)算程序。然后通過該程序輸出的溫度場(chǎng)與壓力場(chǎng)代入到ANSYS有限元軟件中進(jìn)行仿真分析;通過分析結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)出一個(gè)適宜的初始軸瓦型面,并以最小油膜厚度潤滑性能參數(shù)為依據(jù)確定該初始軸瓦型面的最佳尺寸;利用軸承潤滑性能計(jì)算程序,計(jì)算分析多種工況下彈性復(fù)合層和鋼基層厚度、載荷與轉(zhuǎn)速對(duì)軸承潤滑性能的影響。最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試:圓形塑料瓦瓦面壓縮彈性模量測(cè)試實(shí)驗(yàn);圓形塑料瓦瓦體溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及圓形塑料瓦與圓形巴士合金瓦帶負(fù)荷啟動(dòng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),油膜壓力使瓦面產(chǎn)生凹變形,油膜溫度使瓦面產(chǎn)生凸變形,塑料瓦瓦面整體變形為凹變形。為改善瓦面形貌,設(shè)計(jì)出了一種中部凸起的初始軸瓦型面來抵消掉這種不良變形,并確定了軸瓦瓦面最佳的修型尺寸,顯著提升了其熱彈流潤滑性能。研究結(jié)果還表明,彈性復(fù)合層的厚度對(duì)軸承熱彈流潤滑性能影響明顯;鋼基層的厚度對(duì)軸承最高油膜溫度的影響甚微,可忽略不計(jì);通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),圓形塑料瓦的彈性模量不是一個(gè)固定的值,同時(shí)其帶負(fù)荷啟動(dòng)性能明顯優(yōu)于巴士合金瓦。
【圖文】：

故又稱為塑料瓦。彈性金屬塑料瓦的結(jié)構(gòu)是把成型的彈性復(fù)合層釬焊到鋼制瓦基上。彈性復(fù)合層是如圖1-1(b)所示的螺旋狀銅絲與聚四氟乙烯擠壓成型的氟塑料金屬復(fù)合材料層，彈性復(fù)合層的厚度約為 6-10mm[1]，，金屬絲層起到將聚四氟乙烯和瓦基鋼板連接的作用，彈性復(fù)合層具有一定的彈性，從而改善了推力軸承的承載性能。塑料瓦最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)七十年代的前蘇聯(lián)，安裝在斯威爾水電站機(jī)組的一臺(tái)推力軸承上。之后前蘇聯(lián)的古比雪夫航空學(xué)院通過用銅絲代替銅粉制作彈性金屬塑料軸瓦，并安裝在前蘇聯(lián)的伏爾加水電站的推力軸承上。通過在水電站上 3 年的試驗(yàn)運(yùn)行，研究發(fā)現(xiàn)這種新型軸瓦擁有一些巴氏合金軸瓦不具備的優(yōu)越性能，隨后在前蘇聯(lián)境內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。1986 年在巴黎舉行的國際電網(wǎng)會(huì)議上，前蘇聯(lián)科學(xué)家們向全世界介紹了彈性金屬塑料瓦的優(yōu)秀性能及相關(guān)參數(shù)，引起了與會(huì)各國科學(xué)家們的重視。1987 年我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)并安裝使用，之后我國開始對(duì)塑料瓦進(jìn)行自主研發(fā)。a) 前蘇聯(lián)進(jìn)口塑料瓦剖面圖 b) 前蘇聯(lián)進(jìn)口塑料瓦結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-1 塑料瓦示意圖Fig.1-1 Schematic diagram of plastic pad塑料瓦根據(jù)其形狀的不同分為圓形塑料瓦和扇形塑料瓦。扇形塑料瓦推力

a) 圓形塑料軸瓦 b) 扇形塑料軸瓦圖 1-2 兩種軸瓦對(duì)比示意圖Fig.1-2 Comparison diagram of two bearing pads因此，本文開展對(duì)中心點(diǎn)支承圓形塑料瓦的熱彈流潤滑性能的研究，分類軸瓦推力軸承的摩擦學(xué)特性；深入研究各工況下圓形塑料瓦推力軸承熱潤滑性能，是對(duì)彈性金屬塑料瓦推力軸承特性研究的內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充。對(duì)計(jì)與生產(chǎn)圓形塑料瓦推力軸承具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論意義。.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 彈性流體潤滑理論的發(fā)展與現(xiàn)狀1883 年，Tower 對(duì)火車輪軸的軸承進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，首次觀察到了流體動(dòng)壓。隨后 Reynolds 在 1886 年根據(jù)流體力學(xué)提出了潤滑理論的基本方程，成揭示了流體膜產(chǎn)生動(dòng)壓的機(jī)理，其潤滑膜厚度通常在 100μm以上。20 世紀(jì) 50 年代以后，研究者們又將雷諾流體潤滑理論與 Hertz 彈性接觸
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH133.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 康延輝;時(shí)可可;孟艷艷;;特大型推力軸承磨損量檢測(cè)裝置研究[J];哈爾濱軸承;2016年04期

2 李永海;王秋紅;賴鋒;趙永安;劉豫壘;;固定斜面瓦推力軸承變形分析[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2017年01期

3 張瑾;王小靜;董健;聶周;沈杰希;向小青;;表面織構(gòu)對(duì)可傾瓦推力軸承動(dòng)特性影響試驗(yàn)研究[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2017年07期

4 張國淵;張誼;陳國忠;李團(tuán)結(jié);;氣浮推力軸承支撐平臺(tái)平衡機(jī)制及靜特性分析[J];潤滑與密封;2017年09期

5 吳軍令;武中德;范壽孝;張培良;;溧陽蓄能機(jī)組推力軸承試驗(yàn)研究[J];大電機(jī)技術(shù);2014年01期

6 周龍德;楊國來;;基于永磁懸推力軸承的磁力泵軸向力平衡方法[J];新技術(shù)新工藝;2013年06期

7 李全超;;基于ANSYS的船用推力軸承殼體優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程師;2013年09期

8 李艷;鄭多;張軍;;滿球平底推力軸承防護(hù)罩裝配模具設(shè)計(jì)[J];哈爾濱軸承;2009年02期

9 于曉東;陸懷民;郭秀榮;邵俊鵬;;高速圓形可傾瓦推力軸承的潤滑性能[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2007年02期

10 胡榮華;;船用滑動(dòng)推力軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J];船舶工程;2007年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 袁汝康;;工業(yè)透平推力軸承非標(biāo)改造[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

2 鄧波;陳堅(jiān);周少華;朱杰;;大型立式推力軸承研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[A];2009全國大型泵站更新改造研討暨新技術(shù)、新產(chǎn)品交流大會(huì)論文集[C];2009年

3 劉為民;宋子明;;滾動(dòng)推力軸承在水輪發(fā)電機(jī)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用[A];第十八次中國水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2011年

4 王煥棟;;關(guān)于彈性墊支撐自調(diào)節(jié)受力推力軸承的研究與應(yīng)用[A];中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì)、水電控制設(shè)備專委會(huì)2014年會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2014年

5 張鵬順;葉宗浩;;大型推力軸承的實(shí)測(cè)及其瓦變形的分析和計(jì)算[A];第二次全國摩擦磨損潤滑學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1979年

6 吳軍令;武中德;于秋敏;;三峽推力軸承試驗(yàn)研究[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

7 劉為民;宋子明;;水輪發(fā)電機(jī)滾動(dòng)推力軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)用[A];云南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)2010年年會(huì)論文集[C];2010年

8 劉為民;宋子明;;水輪發(fā)電機(jī)滾動(dòng)推力軸承的設(shè)計(jì)應(yīng)用[A];2010全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

9 馬玉林;;氣體靜壓微溝推力軸承載荷-軸系伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的研究[A];摩擦學(xué)第三屆全國學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集流體潤滑部分（Ⅱ）[C];1982年

10 李宗義;韓京華;徐華;朱均;;面向?qū)ο蟮钠啓C(jī)推力軸承設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的開發(fā)[A];第三屆全國青年摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 宋亞平　記者 薛婧;哈電機(jī)巨型推力軸承填補(bǔ)國內(nèi)空白[N];黑龍江日?qǐng)?bào);2011年

2 本報(bào)通訊員 宋亞平 記者 由慶祝;1000兆瓦水輪發(fā)電機(jī)推力軸承在哈電機(jī)制成[N];中國工業(yè)報(bào);2011年

3 記者 朱會(huì)倫;我國建成世界上最先進(jìn)高轉(zhuǎn)速推力軸承試驗(yàn)臺(tái)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

4 朱會(huì)倫;高轉(zhuǎn)速推力軸承試驗(yàn)臺(tái)投用[N];中國技術(shù)市場(chǎng)報(bào);2011年

5 王月明 路奎華;銑面機(jī)主軸推力軸承在線故障診斷[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

6 周慧;德陽東方電機(jī)高速重載推力軸承試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)[N];四川科技報(bào);2011年

7 宋亞平　記者 王方遒;世界最大水輪機(jī)關(guān)鍵技術(shù)在哈突破[N];哈爾濱日?qǐng)?bào);2011年

8 ;提質(zhì)增效 勁在創(chuàng)新[N];中國交通報(bào);2015年

9 記者 于蕾;“黨和人民永遠(yuǎn)不會(huì)忘記你們!”[N];遼源日?qǐng)?bào);2009年

10 記者 祝見華;優(yōu)勢(shì)企業(yè)砥礪奮進(jìn)[N];菏澤日?qǐng)?bào);2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 田助新;液體靜壓推力軸承支承特性及其影響因素研究[D];華中科技大學(xué);2018年

2 寇尊權(quán);不均勻磁化對(duì)永磁推力軸承及其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)性能影響的研究[D];吉林大學(xué);2006年

3 于曉東;重型靜壓推力軸承力學(xué)性能及油膜態(tài)數(shù)值模擬研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2007年

4 韓桂華;重型數(shù)控車床靜壓推力軸承油膜控制研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2009年

5 張艷芹;重型靜壓推力軸承綜合物理場(chǎng)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2009年

6 翟黎明;蓄能機(jī)組軸系振動(dòng)及推力軸承三維熱彈流耦合特性研究[D];清華大學(xué);2016年

7 黃濱;推力軸承三維熱彈流潤滑性能及其振動(dòng)噪聲特性研究[D];浙江大學(xué);2013年

8 韓志宏;磁流微循環(huán)自補(bǔ)償潤滑的孔—楔效應(yīng)理論及其應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉超;高速靜壓推力軸承中心加載與偏載潤滑性能對(duì)比研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

2 張英豪;扇形可傾瓦推力軸承潤滑性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

3 武鼎超;圓形彈性金屬塑料瓦推力軸承熱彈流潤滑性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

4 郭曉東;非均布面支承推力軸承性能分析[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

5 龔玉平;碟簧支承圓形瓦推力軸承性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

6 王梓璇;高速重載動(dòng)靜壓混合推力軸承油膜剛度特性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

7 汪雷;可傾瓦推力軸承點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)對(duì)潤滑性能影響的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

8 孔祥濱;多油墊靜壓推力軸承潤滑性能動(dòng)態(tài)仿真研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

9 耿磊;極端工況靜壓推力軸承靜動(dòng)態(tài)特性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

10 關(guān)闖;水潤滑推力軸承啟動(dòng)過程模擬[D];大連交通大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2678745