本文關(guān)鍵詞：屏蔽泵水潤(rùn)滑軸承特性及其對(duì)泵影響的研究

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【摘要】：屏蔽泵沒(méi)有動(dòng)密封裝置,且具有完全不泄漏的特點(diǎn)同時(shí)兼具安全可靠性。為了確保屏蔽泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在工作條件下能夠安全可靠的運(yùn)行,避免其在接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生振動(dòng)而影響泵運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和使用壽命,本文是以某型號(hào)屏蔽泵為研究對(duì)象,通過(guò)數(shù)值模擬仿真的方法,探討了屏蔽泵在額定工況下全流場(chǎng)和非全流場(chǎng)的內(nèi)部流動(dòng)特性。并探討改變軸承間隙對(duì)屏蔽泵全流場(chǎng)內(nèi)部流動(dòng)特性以及外特性的影響。以全流場(chǎng)仿真為基礎(chǔ),探討了轉(zhuǎn)子徑向力的變化及其軸承處的水膜剛度和轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的變化,為屏蔽泵的設(shè)計(jì)和使用提供一定的參考依據(jù)。本文介紹了流場(chǎng)數(shù)值理論中的控制方程、湍流模型和求解算法,重點(diǎn)推導(dǎo)了定常雷諾差分方程,詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)基本理論和臨界轉(zhuǎn)速的求解原理和方法。并依據(jù)水力模型圖紙,建立不同軸承間隙屏蔽泵全流場(chǎng)計(jì)算模型。通過(guò)對(duì)屏蔽泵非全流場(chǎng)與全流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)外特性曲線進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了仿真的可靠性。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析,大致了解屏蔽泵內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)特性,隨著軸承間隙的增大,屏蔽泵外特性性能逐漸降低。通過(guò)對(duì)屏蔽泵轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的分析,詳細(xì)介紹了水潤(rùn)滑軸承形成的機(jī)理。以流場(chǎng)數(shù)值仿真結(jié)果為基礎(chǔ),探求了改變軸承間隙對(duì)水潤(rùn)滑軸承動(dòng)特性參數(shù)的影響,運(yùn)用Matlab編程對(duì)雷諾方程進(jìn)行迭代求解,求得靜態(tài)液膜的壓力分布。結(jié)果表明無(wú)量綱形式的動(dòng)特性系數(shù)隨著軸承間隙的變大而變大,且屏蔽泵水潤(rùn)滑軸承沿周向的水膜壓力先增后減并呈現(xiàn)出非線性,而沿軸向則呈拋物線分布,水膜壓力隨著軸承間隙增大而增大,以及前期設(shè)計(jì)的水潤(rùn)滑軸承是合理可靠的,能夠保證水潤(rùn)滑軸承所起的安全潤(rùn)滑和支撐作用。綜合數(shù)值計(jì)算結(jié)果,對(duì)屏蔽泵進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析,采用有限元分析方法計(jì)算了水潤(rùn)滑軸承支撐的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模態(tài),計(jì)算了屏蔽泵轉(zhuǎn)子在給定參數(shù)下的臨界轉(zhuǎn)速,結(jié)果表明隨著軸承間隙的增大,臨界轉(zhuǎn)速先降低后升高,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环�(wěn)定狀態(tài),并通過(guò)振型圖對(duì)該數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。
【關(guān)鍵詞】：屏蔽泵 數(shù)值模擬 水潤(rùn)滑軸承 臨界轉(zhuǎn)速
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH38;TH133.3
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究意義和背景15-16
• 1.2 屏蔽泵和水潤(rùn)滑軸承國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 水潤(rùn)滑軸承水膜承載特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀19
• 1.5 本論文課題主要工作19-21
• 第二章 流場(chǎng)數(shù)值模擬理論和水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑理論21-30
• 2.1 概論21
• 2.2 常用數(shù)值方法21-22
• 2.3 流場(chǎng)數(shù)值理論22-26
• 2.3.1 控制方程23-24
• 2.3.2 湍流模型24-26
• 2.4 水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑理論26-29
• 2.4.1 流體動(dòng)壓潤(rùn)滑基礎(chǔ)理論26
• 2.4.2 二維定常雷諾方程的形式和數(shù)值解法26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 屏蔽泵流場(chǎng)數(shù)值模擬30-46
• 3.1 屏蔽泵的基本參數(shù)30-32
• 3.1.1 葉輪水力模型30-31
• 3.1.2 蝸殼水力模型31-32
• 3.2 屏蔽泵三維造型32-33
• 3.3 網(wǎng)格劃分33-36
• 3.3.1 網(wǎng)格劃分33-35
• 3.3.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)35-36
• 3.4 屏蔽泵流場(chǎng)數(shù)值模擬設(shè)置36-38
• 3.4.1 邊界條件的選取36-37
• 3.4.2 交界面設(shè)置37
• 3.4.3 求解器的設(shè)置37-38
• 3.5 數(shù)值模擬結(jié)果及其分析38-45
• 3.5.1 屏蔽泵全流場(chǎng)與非全流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果與比較39-40
• 3.5.2 不同軸承間隙的全流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果及分析40-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 屏蔽泵水潤(rùn)滑軸承水膜特性分析46-63
• 4.1 概述46
• 4.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)模型46-47
• 4.2.1 建立動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)遵循的原則46
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型46-47
• 4.3 軸承支反力的計(jì)算47
• 4.4 軸承偏心率的計(jì)算47-48
• 4.5 水潤(rùn)滑軸承動(dòng)特性參數(shù)的計(jì)算48-54
• 4.5.1 動(dòng)特性參數(shù)推導(dǎo)過(guò)程48-49
• 4.5.2 軸承動(dòng)特性參數(shù)的計(jì)算49-54
• 4.6 水潤(rùn)滑軸承的壓力分布及分析54-60
• 4.6.1 Matlab關(guān)于求解雷諾方程的程序編寫55-57
• 4.6.2 Matlab的求解分析57-60
• 4.7 水膜動(dòng)壓潤(rùn)滑判斷60-61
• 4.8 本章小結(jié)61-63
• 第五章 屏蔽泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析63-69
• 5.1 臨界轉(zhuǎn)速的定義63
• 5.2 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法63-64
• 5.3 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算64-66
• 5.3.1 屏蔽泵原始計(jì)算參數(shù)65-66
• 5.3.2 計(jì)算軟件選擇和前處理66
• 5.4 轉(zhuǎn)子模態(tài)分析66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 本文總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況75

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