【摘要】：目前,國內(nèi)外高性能航空發(fā)動機(jī)的工作條件日益苛刻,主軸支承軸承的DN值不斷提高。環(huán)下潤滑作為一種新興的潤滑方式可以明顯降低軸承內(nèi)圈的工作溫度,提高滑油的利用率,延長航空發(fā)動機(jī)的工作壽命,是高性能發(fā)動機(jī)研制的重要技術(shù)。為提高軸承環(huán)下潤滑的性能,本文對滑油在對轉(zhuǎn)軸間集油結(jié)構(gòu)中的收油效率進(jìn)行了分析,并給出了提高收油效率的改進(jìn)方案。本次研究建立了環(huán)下潤滑供油過程中各部分結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算模型以及滑油顆粒在對轉(zhuǎn)軸間運(yùn)動的理論計算模型。通過對集油結(jié)構(gòu)整體模型、貯油槽及軸承內(nèi)圈油孔數(shù)值計算模型以及軸承供油孔阻力特性模型的數(shù)值計算,全面的描述了環(huán)下潤滑供油過程中滑油和空氣的兩相流動情況;建立了基于邊界層流場結(jié)構(gòu)下的軸間顆粒軌跡參數(shù)化模型,結(jié)合對集油結(jié)構(gòu)整體模型的模擬結(jié)果確定了引起集油結(jié)構(gòu)收油損失的主要原因;最后,對收油效率的實驗測定結(jié)果以及變工況的模擬結(jié)果進(jìn)行定量分析,給出了可以提高集油結(jié)構(gòu)收油效率的改進(jìn)意見。研究結(jié)論如下:滑油經(jīng)低壓軸環(huán)腔和油孔在離心力的作用下以油柱的形式被甩入對轉(zhuǎn)軸間,達(dá)到高壓軸集油環(huán)槽后形成油層,軸承中滾子的周期性運(yùn)動對軸承內(nèi)圈油孔外側(cè)的背壓并無明顯影響;油壩一側(cè)滑油的溢出現(xiàn)象和軸間滑油顆粒的運(yùn)動對收油損失影響較小,而軸間油柱的脫落現(xiàn)象較為明顯,因此對轉(zhuǎn)軸間油柱在環(huán)形氣流在的脫落現(xiàn)象是引起收油損失的主要原因;油柱的脫落現(xiàn)象是由迎風(fēng)面不穩(wěn)定性形成的表面波引起,同時液流邊緣外側(cè)產(chǎn)生的連續(xù)漩渦也會促進(jìn)脫落現(xiàn)象,油柱的脫落量隨橫向氣流速度大小的增加而增大;根據(jù)實驗和模擬結(jié)果的對比分析發(fā)現(xiàn),集油結(jié)構(gòu)收油效率隨高低壓軸轉(zhuǎn)速的增大而減小,隨供油量的增大而增大。最后,結(jié)合全文給出的結(jié)構(gòu)改進(jìn)意見為在低壓軸軸向添加油壩,并與高壓軸一側(cè)的油壩錯位放置,這種方案可以有效的阻擋低壓軸壁面附近從油柱脫落的滑油從軸間流失,從而提高集油結(jié)構(gòu)的收油效率。
【圖文】：

構(gòu)的收油效率，描述了環(huán)下潤滑軸承供油過程中的兩相流動，分析了引起集油結(jié)構(gòu)收油損失的主要原因，并給出對應(yīng)的改進(jìn)方案，是某航空發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計的需求。本文所研究的主軸承結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。高、低壓轉(zhuǎn)子軸（后文簡稱高、低壓軸）以高轉(zhuǎn)速反向旋轉(zhuǎn)。來自供油部的滑油在離心力作用下從低壓轉(zhuǎn)子軸上的油孔甩入高、低壓轉(zhuǎn)子軸之間的環(huán)腔。高壓轉(zhuǎn)子軸上的集油環(huán)槽起到集油的作用，，其后端的油壩阻擋滑油向軸承腔流動。收集的滑油經(jīng)高壓轉(zhuǎn)子軸上的油孔、貯油槽、軸承內(nèi)圈和軸承內(nèi)圈上的油孔向軸承滾動體供油。圖 1.1 對轉(zhuǎn)軸間集油結(jié)構(gòu)示意圖圖 1.2 是對轉(zhuǎn)軸間集油結(jié)構(gòu)軸間環(huán)腔的局部放大圖（圖 1.1 中紅色方框部分），在低壓轉(zhuǎn)子軸高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，滑油靠低壓軸油孔一側(cè)被甩入環(huán)腔，并大部分落入高壓轉(zhuǎn)子軸的集油環(huán)槽中，在其表面上形成一層滑油。在高壓轉(zhuǎn)子軸的離心力作用下，這層滑油以類似溢洪孔的方式流入高壓轉(zhuǎn)子軸上的油孔。軸間環(huán)腔中的空氣在相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸作用下形成內(nèi)、外層反向流動的環(huán)流，同時封嚴(yán)空氣從環(huán)腔的前端流入。對轉(zhuǎn)軸間的滑油會以液塊或滑油顆粒等形式在復(fù)雜氣流作用下從油壩一側(cè)流失，這些從環(huán)腔流失的滑油無法進(jìn)入高壓軸油孔，對軸承的潤滑產(chǎn)生不良影響。因此

圖 1.2 集油結(jié)構(gòu)軸間環(huán)腔局部放大圖路為：先初步確定可能引起集油結(jié)構(gòu)收油損失的幾種型和理論計算模型，根據(jù)對各模型計算結(jié)果的定性分果的定量分析，確定了影響收油效率的主要原因，進(jìn)方案。油損失原因初步分析的集油結(jié)構(gòu)中的存在復(fù)雜的兩相流動，滑油會因為多步分析，可能造成集油結(jié)構(gòu)中滑油流失的原因有以下幾環(huán)槽上的油層厚度由滑油從軸承內(nèi)圈油孔進(jìn)入軸承腔到油壩高度時，油層上的滑油會在封嚴(yán)空氣的吹掃下能以顆粒的形式從低壓軸甩出，同時滑油到達(dá)高壓轉(zhuǎn)等因素也會在軸間形成滑油顆粒，這些滑油顆粒同樣
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V231

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本文編號：2699519