本文關鍵詞：基于APDL的圓形可傾瓦推力軸承潤滑性能研究

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【摘要】：在水輪發(fā)電機中,推力軸承是一個極其重要的零部件,水輪機組軸向的負荷主要通過推力軸承來承載。推力軸承的性能好壞決定著水輪機的工作穩(wěn)定性。在現(xiàn)代的研究領域中,如何提高推力軸承的可靠性、穩(wěn)定性等問題得到了研究學者們的高度關注。在一般對軸承潤滑性能的研究中,通常把軸瓦當作剛性體,不考慮其變形對潤滑性能的影響,同時也缺少對潤滑性能的影響因素進行對比分析。本文針對這一問題,引入?yún)?shù)化設計思想,建立軸瓦及油膜的分析模型,并將軸瓦變形的因素考慮進去,對推力軸承的油膜潤滑性能進行研究,使得針對軸承潤滑性能的分析更準確,同時分析效率也更高。首先,以圓形可傾瓦推力軸承潤滑性能研究為目標,對軸承潤滑的基本理論進行分析,建立能夠準確反映圓形可傾瓦推力軸承潤滑性能的數(shù)學模型。主要包含Reynolds方程、能量方程、油膜厚度方程、彈性變形方程和熱傳導方程,以及它們的邊界條件。其次,通過ANSYS軟件建立圓形可傾瓦推力軸承瓦塊的有限元模型,聯(lián)立求解Reynolds方程、能量方程以及軸瓦變形所組成的方程組,運用有限元方法求解油膜節(jié)點壓力值和溫度值,加載到軸瓦的有限元分析模型中,通過仿真計算分別求出瓦塊的彈性變形和熱變形,對熱彈變形進行耦合疊加求出軸瓦總體變形,對總體變形情況進行分析,并在油膜潤滑性能研究中加入軸瓦變形對油膜潤滑性能的影響。再次,利用ANSYS軟件參數(shù)化設計語言APDL,編制宏文件,設計交互界面,讀入編寫的APDL程序,建立圓形可傾瓦推力軸承潤滑性能的分析模塊,建立潤滑油膜參數(shù)化模型、進行網(wǎng)格劃分并設置邊界條件,對反映油膜潤滑性能的壓力場和溫度場進行求解,得出在特定載荷和轉(zhuǎn)速條件下的油膜壓力分布和溫度分布情況。最后,借助分析模塊參數(shù)可調(diào)的優(yōu)點,分別對四種不同載荷和四種不同轉(zhuǎn)速條件下的油膜進行潤滑性能仿真分析,并對仿真結果數(shù)據(jù)做進一步的對比分析,得出軸承載荷、工作轉(zhuǎn)速對油膜壓力場、溫度場的影響規(guī)律。通過對比計入軸瓦變形前后油膜的壓力場和溫度場的變化,得出軸瓦變形對油膜潤滑性能的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：推力軸承 圓形可傾瓦 潤滑性能 參數(shù)化
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM312
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 流體潤滑理論的建立與發(fā)展11-12
• 1.2.2 可傾瓦推力軸承的國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 可傾瓦推力軸承的國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-16
• 第2章 圓形可傾瓦推力軸承工作原理和數(shù)學模型16-28
• 2.1 圓形可傾瓦推力軸承工作原理16-19
• 2.1.1 結構形式16-17
• 2.1.2 工作原理17-18
• 2.1.3 物理特性18-19
• 2.2 圓形可傾瓦推力軸承數(shù)學模型19-25
• 2.2.1 雷諾（Reynolds）方程及邊界條件20-21
• 2.2.2 能量方程及邊界條件21-22
• 2.2.3 熱傳導方程及其邊界條件22-23
• 2.2.4 熱油攜帶影響方程23
• 2.2.5 油膜形狀方程23-25
• 2.2.6 彈性變形方程25
• 2.3 推力軸承性能參數(shù)計算25-27
• 2.3.1 軸瓦變形及載荷計算25-26
• 2.3.2 單瓦表面潤滑油流量計算26
• 2.3.3 單瓦摩擦力矩和摩擦功耗計算26-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 圓形可傾瓦推力軸承軸瓦變形研究28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 有限元方法計算程序28-31
• 3.2.1 有限元方法解雷諾方程29-30
• 3.2.2 有限元方法解能量方程30-31
• 3.3 軸瓦變形求解31-36
• 3.3.1 基本思路及求解步驟31-32
• 3.3.2 分析過程及結果32-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 圓形可傾瓦推力軸承油膜潤滑性能研究37-58
• 4.1 油膜參數(shù)化設計37-39
• 4.1.1 參數(shù)化技術37
• 4.1.2 參數(shù)化設計語言37-38
• 4.1.3 油膜參數(shù)化模型的建立38-39
• 4.2 計算參數(shù)的選擇39
• 4.3 油膜潤滑性能仿真分析39-44
• 4.3.1 壓力場分析40-42
• 4.3.2 溫度場分析42-44
• 4.4 主要參數(shù)對圓形可傾瓦推力軸承潤滑性能的影響44-52
• 4.4.1 載荷對潤滑性能的影響44-48
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速對潤滑性能的影響48-52
• 4.5 軸瓦變形前后主要參數(shù)對軸承潤滑性能的影響52-57
• 4.5.1 載荷對壓力場影響53-54
• 4.5.2 轉(zhuǎn)速對壓力場影響54-55
• 4.5.3 載荷對溫度場影響55-56
• 4.5.4 轉(zhuǎn)速對溫度場影響56-57
• 4.6 本章小結57-58
• 結論58-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文63-64
• 致謝64

【參考文獻】

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本文編號：1015025