【摘要】：推力軸承作為承受軸向重載旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件之一,其工作性能優(yōu)劣直接影響到機(jī)組的穩(wěn)定運行和工作效率。對于特殊工作環(huán)境,還要求推力軸承不僅具有良好的潤滑性能,而且必須保證振動噪聲水平在合理的范圍之內(nèi)。本文以具有代表性的水輪發(fā)電機(jī)組立式推力軸承和船舶推進(jìn)軸系臥式推力軸承為研究對象,建立對各種結(jié)構(gòu)型式的推力軸承通用的三維熱彈流動力潤滑性能和油膜動特性計算模型,并在此基礎(chǔ)上研究船用推力軸承的振動傳遞和噪聲輻射特性。論文主要包括以下四個方面內(nèi)容： (1)以推力軸承系統(tǒng)為研究對象,在綜合考慮流體動力潤滑、熱效應(yīng)和熱彈變形影響的基礎(chǔ)上,建立了由廣義雷諾方程、油膜能量方程、油膜厚度方程、潤滑油粘溫方程、固體熱傳導(dǎo)方程和固體熱彈變形方程等構(gòu)成的推力軸承三維熱彈流動力潤滑性能計算的理論模型,并詳細(xì)介紹了該理論模型的數(shù)值計算方法。 (2)基于上述理論模型,對三峽小支柱簇雙層瓦和抽水蓄能機(jī)組雙向推力軸承進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究,并通過在哈爾濱大電機(jī)研究所3000噸推力軸承試驗臺上得到的試驗結(jié)果對理論模型的可靠性進(jìn)行了驗證。 (3)同時采用二維和三維熱彈流動力潤滑模型對船用推力軸承潤滑性能進(jìn)行了研究,通過對比驗證了二維模型的計算精度,在此基礎(chǔ)上采用一階泰勒級數(shù)法對二維雷諾方程進(jìn)行求解得到推力軸承的軸向動特性系數(shù)。 (4)建立了船用推力軸承系統(tǒng)的有限元和邊界元計算模型,分析了支承結(jié)構(gòu)的動特性和結(jié)構(gòu)阻尼比等關(guān)鍵參數(shù)對船用推力軸承振動和殼體噪聲輻射特性的影響。 總體來看,論文綜合采用理論分析和試驗研究方法,對水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承和船用推力軸承的潤滑性能進(jìn)行了深入的研究,同時通過有限元和邊界元法對船用推力軸承的振動傳遞和噪聲輻射特性進(jìn)行了評價。
[Abstract]:Thrust bearing is one of the core components of axial heavy load rotating machinery. Its working performance directly affects the stable operation and working efficiency of the unit. For special working conditions, thrust bearings are required not only to have good lubricating performance, but also to ensure that the vibration and noise level is within a reasonable range. In this paper, the representative vertical thrust bearing of hydrogenerator set and horizontal thrust bearing of marine propulsion shaft system are taken as the research object. Three dimensional thermo-elastohydrodynamic lubrication performance and oil film dynamic characteristics of thrust bearings with various structural types are established and the vibration transfer and noise radiation characteristics of marine thrust bearings are studied. This paper mainly includes the following four aspects: (1) taking thrust bearing system as the research object, the generalized Reynolds equation is established on the basis of considering the influence of hydrodynamic lubrication, thermal effect and thermoelastic deformation. The theoretical model of three-dimensional thermo-elastohydrodynamic lubrication performance of thrust bearings composed of oil film energy equation, oil film thickness equation, lubricant viscosity temperature equation, solid heat conduction equation and solid thermoelastic deformation equation, etc. The numerical calculation method of the theoretical model is introduced in detail. (2) based on the above theoretical model, a systematic theoretical study is carried out on the bidirectional thrust bearing of the three Gorges small pillar cluster double tile and pumped storage unit. The reliability of the theoretical model is verified by the test results obtained on the 3000 ton thrust bearing test-bed of Harbin large Electric Research Institute. (3) at the same time, the two-dimensional and three-dimensional thermo-elastohydrodynamic lubrication models are used to verify the reliability of the ship. The lubrication performance of thrust bearing was studied. The accuracy of the two-dimensional model is verified by comparison. On this basis, the first order Taylor series method is used to solve the two-dimensional Reynolds equation to obtain the axial dynamic coefficients of thrust bearing. (4) the finite element and boundary element calculation models of marine thrust bearing system are established. The effects of the key parameters such as the dynamic characteristics of the supporting structure and the damping ratio of the structure on the vibration and noise radiation characteristics of the marine thrust bearing are analyzed. As a whole, the lubrication performance of thrust bearing and marine thrust bearing of hydrogenerator set is studied in this paper by means of theoretical analysis and experimental research. At the same time, the vibration transfer and noise radiation characteristics of marine thrust bearings are evaluated by finite element method (FEM) and boundary element method (BEM).
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.3

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本文編號：2234069