可傾瓦滑動(dòng)軸承具有噪聲較小、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定的特點(diǎn),主要在大型的旋轉(zhuǎn)器械中使用。而近年來(lái)隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的迅速發(fā)展,由油膜力等非線性因素導(dǎo)致的軸承和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)的挑戰(zhàn)和缺點(diǎn)也開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)。因此如何保證可傾瓦軸承在合理的參數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行,是這一領(lǐng)域的熱門(mén)研究問(wèn)題。本文主要研究影響可傾瓦軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定的因素,具體研究過(guò)程如下:(1)采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格建立可傾瓦軸承模型,通過(guò)對(duì)比最后確定了130萬(wàn)的網(wǎng)格模型,隨后開(kāi)發(fā)了適合模型計(jì)算的流固耦合自定義動(dòng)網(wǎng)格方法和可以更新軸頸與瓦塊速度變化的UDF程序。因此,本文在研究過(guò)程中當(dāng)網(wǎng)格被大幅度扭轉(zhuǎn)以后,網(wǎng)格模型仍然具有較高的網(wǎng)格質(zhì)量。于是,本文以此網(wǎng)格模型為基礎(chǔ),使用SIMPLEC數(shù)值分析方法,對(duì)具有“全空化”特點(diǎn)的模型,采用兩相流控制方程進(jìn)行求解。(2)在UDF環(huán)境中以牛頓迭代原理為基礎(chǔ),提出了可傾瓦軸承靜平衡位置的求解方法來(lái)計(jì)算可傾瓦軸承油膜在平衡狀態(tài)下的流場(chǎng)。以進(jìn)油壓力、預(yù)負(fù)荷系數(shù)和轉(zhuǎn)速為變量,計(jì)算了在恒定偏心率的不同工況下的平衡態(tài)油膜流場(chǎng)和瓦塊擺角,分析這些因素對(duì)可傾瓦軸承達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)油膜性能的影響,從油膜流場(chǎng)的角度上為可傾瓦軸承振動(dòng)特性的研究奠定基礎(chǔ)。(3)本文在考慮瓦塊的慣性條件下,建立了可傾瓦軸承油膜力與轉(zhuǎn)子之間的弱耦合運(yùn)動(dòng)微分方程,然后利用Newmark-β法對(duì)運(yùn)動(dòng)微分方程積分,從而獲得在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡和瓦塊的擺動(dòng)軌跡。并在分析可傾瓦軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定性時(shí),主要考慮了進(jìn)油壓力、支點(diǎn)位置系數(shù)、轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距和瓦塊預(yù)負(fù)荷等因素。本文通過(guò)與其他文獻(xiàn)中的計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了本文計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。計(jì)算結(jié)果表明,進(jìn)油壓力、預(yù)負(fù)荷系數(shù)和轉(zhuǎn)速的提高均可以增大油膜流場(chǎng)壓力值,從而增強(qiáng)軸承的承載能力,但這些變量將會(huì)對(duì)瓦塊擺角產(chǎn)生不同的影響。進(jìn)油壓力的提高會(huì)使瓦塊平衡擺角增大,而預(yù)負(fù)荷系數(shù)和轉(zhuǎn)速的提高則使瓦塊平衡擺角減小;當(dāng)軸承預(yù)負(fù)荷系數(shù)較小時(shí),進(jìn)油壓力對(duì)轉(zhuǎn)子振幅和最小油膜厚度的影響較大,轉(zhuǎn)子振幅隨進(jìn)油壓力的增大先增大后減小,轉(zhuǎn)子振幅最多可降低4.8μm;降低轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距和提高瓦塊支點(diǎn)位置系數(shù)均可以降低轉(zhuǎn)子振幅,提高轉(zhuǎn)子振動(dòng)穩(wěn)定性;油膜力的非線性特點(diǎn)將會(huì)隨轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距的增大而更加顯著;此外提高進(jìn)油壓力、預(yù)負(fù)荷系數(shù)與支點(diǎn)位置系數(shù)和降低轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距還可以提高Y向油膜剛度在運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的對(duì)稱性。
【學(xué)位單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TH113.1
【部分圖文】：

軸頸半徑/m 0.02488瓦塊內(nèi)徑/m 0.025軸承半徑/m 0.035瓦塊厚度/m 0.01軸承長(zhǎng)度/m 0.03瓦塊包角/度 75支點(diǎn)位置系數(shù) 0.5、0.55、0.6建模的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于網(wǎng)格類(lèi)型的選擇生成的網(wǎng)格質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，因而其對(duì)模以及不同的工況，對(duì)網(wǎng)格的要求也不同。由過(guò)程中可能會(huì)使網(wǎng)格質(zhì)量變差，甚至發(fā)生畸。

圖 2-2 軸頸平移和瓦塊擺動(dòng)示意圖a) 網(wǎng)格變化前 b) 網(wǎng)格變化后圖 2-3 網(wǎng)格變化示意圖 方法在求解可傾瓦軸承流場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)，確定了發(fā)了一種基于 DEFINE_GRID_MOTION 宏的

a) 網(wǎng)格變化前 b) 網(wǎng)格變化后圖 2-3 網(wǎng)格變化示意圖結(jié)了 CFD 方法在求解可傾瓦軸承流場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)，確定了計(jì)算模型置。開(kāi)發(fā)了一種基于 DEFINE_GRID_MOTION 宏的自定義動(dòng)軸頸的同步運(yùn)動(dòng)，在較大的扭轉(zhuǎn)變形下，網(wǎng)格仍能保持很高的了網(wǎng)格數(shù)量為 130 萬(wàn)的網(wǎng)格進(jìn)行之后的數(shù)值計(jì)算。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2808005