燃气轮机高速重载径向滑动轴承性能分析及试验研究

摘要

某型燃气轮机主轴采用分布式可倾瓦径向滑动轴承作为作为支撑，轴承工作在高速重载条件下，为简化系统结构，轴承在启停阶段不利用流体静压辅助支撑系统，而直接依赖于轴瓦表面固体润滑膜实现从边界润滑到流体润滑过渡。因此，判断分布式六瓦可倾瓦径向滑动轴承在高速重载工况下工作的可靠性对系统具有十分重要的意义。
　　针对高速重载工况下轴承内部的快速升温问题，论文考虑粘温效应，建立了分布式六瓦可倾瓦径向滑动轴承的雷诺方程和力矩平衡方程，同时联立了二维能量方程。通过有限差分法及超松弛迭代法对上述方程进行了相关变形，利用MATLAB软件对变形后的方程进行求解，获得了在高速重载工况下分布式六瓦可倾瓦径向滑动轴承各个瓦块形成的油膜压力及温度分布。结果指出在相对间隙较大的轴承在高速重载工况下工作性能更稳定。
　　根据轴承实际结构尺寸研制了专用分布式六瓦可倾瓦径向滑动轴承性能与考核试验系统。分布式可倾瓦滑动轴承位于悬臂端，试验主轴由背对背安装的角接触球轴承支撑。动力由75kW，16000r/min的电主轴和变频器调试系统提供。利用 LabVIEW软件设计了可以实时监测及采集分布式六瓦可倾瓦滑动轴承在运转过程中形成的动压油膜的压力、温度以及系统相关数据的程序。
　　针对表面涂覆PTFE薄膜的轴瓦开展了轴承工作性能试验。分别在不同转速及载荷工况下获得了分布式可倾瓦径向滑动轴承的各个瓦块表面温度和压力分布，与理论进行了对比。结果指出承载区瓦块形成的油膜压力随着转速和载荷的升高而降低，最后趋于平稳，而非承载区瓦块形成的油膜压力则随着转速的增加略有上升，同时和载荷的变化关系不大。虽然瓦块温度随着随着转速和载荷的升高而增加，但载荷对瓦温的影响明显大于转速的影响。最后针对表面PTFE薄膜失效进行了分析并提出了改进方向。

目录

第1章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2国内外在相关领域研究现状及分析

1.3本文主要研究内容

第2章 分布式可倾瓦径向滑动轴承润滑性能分析

2.1分布式可倾瓦滑动轴承的润滑分析模型

2.2 润滑力学模型的求解

2.3 不同工况对油膜压力的影响分析

2.4 本章小结

第3章 六块可倾瓦径向滑动轴承试验台的研制

3.1 试验系统的总体设计

3.2动力及传动系统设计

3.3 数据采集系统的设计

3.4 润滑系统的设计

3.5 液压加载系统的组成

3.6 本章小结

第4章 可倾瓦径向滑动轴承的高速重载试验分析

4.1 可倾瓦径向滑动轴承的安装状态

4.2 可倾瓦径向滑动轴承的试验

4.3 可倾瓦径向滑动轴承高速重载的试验验证

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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致谢