徑向滑動(dòng)軸承被廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、齒輪箱等動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中，具有承載能力大、功耗小、耐沖擊、抗振性好、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高等突出特點(diǎn)。對(duì)滑動(dòng)軸承的溫升控制是保證滑動(dòng)軸承承載能力、定位精度的必要條件，隨著工程應(yīng)用對(duì)高轉(zhuǎn)速、高載荷滑動(dòng)軸承的需求，滑動(dòng)軸承軸瓦溫升問(wèn)題逐漸成為人們關(guān)心的焦點(diǎn)。本文以徑向滑動(dòng)軸承為研究對(duì)象，采用理論計(jì)算與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，深入分析了滑動(dòng)軸承的靜特性及影響因素，為滑動(dòng)軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。本文主要工作內(nèi)容如下： (1)論文詳細(xì)介紹了滑動(dòng)軸承靜特性、潤(rùn)滑方式、油膜空穴、結(jié)構(gòu)形式的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。建立了描述滑動(dòng)軸承流場(chǎng)的輸運(yùn)方程，并考慮了滑動(dòng)軸承油膜的空穴效應(yīng)及潤(rùn)滑油的粘溫效應(yīng)，利用SIMPLE算法求解了控制方程，驗(yàn)證了網(wǎng)格獨(dú)立性，并與以往學(xué)者的研究成果進(jìn)行了對(duì)比。 (2)論述了滑油粘性耗散、滑油粘溫特性、滑油通流特性之間的耦合關(guān)系，分析了滑動(dòng)軸承內(nèi)滑油潤(rùn)滑冷卻的換熱機(jī)理，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)比計(jì)算說(shuō)明在滑動(dòng)軸承流場(chǎng)計(jì)算中，考慮滑油粘溫效應(yīng)的必要性及重要性。計(jì)算并分析了供油壓力、供油溫度、空穴壓力對(duì)滑動(dòng)軸承靜特性的影響，以及油膜壓力、軸瓦溫度、空穴氣相體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)的分布變化規(guī)律。 (3)分析了周向凹槽和軸向微尺度凹槽對(duì)滑動(dòng)軸承靜特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，周向凹槽對(duì)滑動(dòng)軸承的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面，當(dāng)凹槽深度小于毫米量級(jí)時(shí)，周向凹槽對(duì)靜特性影響較小，當(dāng)凹槽深度處于毫米量級(jí)時(shí)，影響較大，在承載區(qū)開(kāi)有毫米量級(jí)周向凹槽會(huì)降低滑動(dòng)軸承的靜特性，而在非承載區(qū)開(kāi)有毫米量級(jí)周向凹槽會(huì)提高滑動(dòng)軸承的承載力。軸向微尺度凹槽會(huì)降低滑動(dòng)軸承的靜特性。 (4)為了進(jìn)一步研究周向凹槽結(jié)構(gòu)變化對(duì)軸承靜特性的影響機(jī)理，本文分析了滑動(dòng)軸承中的二次流。首先研究了同心圓筒以及頂蓋驅(qū)動(dòng)流場(chǎng)中的渦結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步分析了滑動(dòng)軸承中的渦流，包括油膜流場(chǎng)的泰勒渦以及由于剪切流動(dòng)在凹槽內(nèi)形成的驅(qū)動(dòng)渦。當(dāng)滑動(dòng)軸承軸瓦開(kāi)有凹槽后，隨著Re的增大，凹槽內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)Taylor渦旋，Taylor出現(xiàn)后滑動(dòng)軸承的換熱能力得到提高。由于受到主軸運(yùn)動(dòng)的剪切作用，當(dāng)軸瓦周向凹槽尺度在毫米量級(jí)時(shí)，滑動(dòng)軸承軸瓦凹槽內(nèi)的產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)渦，使得流體產(chǎn)生向著與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向的流動(dòng)，這種反向回流運(yùn)動(dòng)使得凹槽在承載區(qū)時(shí)滑油流量減少，凹槽在非承載區(qū)時(shí)流量增加，當(dāng)軸瓦周向凹槽尺度在微米量級(jí)時(shí)，沒(méi)有發(fā)生反向流動(dòng)現(xiàn)象。 (5)在M2000-A型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了滑動(dòng)軸承的試驗(yàn)研究。測(cè)量了軸承摩擦力矩和軸瓦最大溫升值，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，分析了試驗(yàn)誤差。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類(lèi)】：TH133.31
【部分圖文】：

圖 1.2 不同動(dòng)載荷頻率下空穴現(xiàn)象Fig.1.2 Cavitation effects in journal bearing at different frequency內(nèi)方面，滑動(dòng)軸承可視化研究開(kāi)展較晚，山東大學(xué)路長(zhǎng)厚、陳淑江、楊并制造了高精度滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，觀察了螺旋槽滑動(dòng)軸承內(nèi)的空穴現(xiàn)象并裂規(guī)律。上海大學(xué)陳曉陽(yáng)、孫美麗等[42][43]對(duì)進(jìn)行了滑動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)載荷特性系列研究，利用 CCD 高速攝影技術(shù)成功拍攝了動(dòng)載荷滑動(dòng)軸承的空穴分，其學(xué)術(shù)價(jià)值處于國(guó)際領(lǐng)先水平，結(jié)果表明在動(dòng)載荷工況下，油膜空穴區(qū)心位置移動(dòng)而遷移。動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式發(fā)展現(xiàn)狀向滑動(dòng)軸承按照其結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式圓軸承、部分瓦軸承、橢圓軸承、可傾瓦軸承、浮環(huán)軸承等，按照潤(rùn)滑方式分可以分為非完全流體潤(rùn)滑、靜壓滑動(dòng)軸承、氣體潤(rùn)滑軸承、水潤(rùn)滑軸承、自潤(rùn)滑軸承、電磁軸承等體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承應(yīng)用范圍較廣，其基本原理是利用流體動(dòng)壓原理產(chǎn)生正壓

( )sT Tseγμ μ =于表 2.1 中。及網(wǎng)格劃分本參數(shù)為單供油槽徑向滑動(dòng)軸承，其基本尺寸，如圖 2.2 所示。并且在軸承軸向中心承載區(qū)延伸，表 2.1 給出了本文計(jì)算要討論四個(gè)重要的軸承靜特性參數(shù)：以及軸承摩擦力矩(*frF )。

圖 2.3 計(jì)算域網(wǎng)格圖Fig. 2.3 Mesh of oil film表 2.2 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證結(jié)果Table 2.2 Grid dependence learning results方案 網(wǎng)格總數(shù)油膜厚度節(jié)點(diǎn)數(shù) 承載力(N)摩擦力矩(N.M) 最高溫度(K) 最高溫度偏差1 93400 10 5096.112 2.700 324.635 -2 165776 15 5090.951 2.692 324.762 0.0393 457900 20 5043.094 2.664 324.761 -0.00040
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2859180