扇形瓦推力轴承镜板热油携带机理研究

摘要

由于现代工业的迅猛发展，使轴承保持良好的润滑性能具有重要意义。迄今为止，对于扇形瓦推力轴承的研究主要集中在润滑油膜的温度场，轴瓦温度和变形方面。为了防止油膜温度过高导致油膜破裂，确定油膜的温度分布，轴瓦入油边温度是一个重要的边界条件。但是，镜板热油携带对轴瓦入油温度影响的相关研究还未见报道。所以本文针对镜板热油携带对轴瓦入油温度的影响进行研究。
　　根据热油携带方程可知，入油温度并不等于油槽温度。这是因为镜板在旋转运动时，从上一块瓦携带的润滑油边界层具有一定热量，继而在经过两瓦之间的润滑油时，会与之进行对流换热，润滑油温度升高之后，会被带入到下一块瓦的入油边处，以此过程循环往复。为了便于研究把这一过程进行简化，使其简化为镜板携带热量使两瓦之间润滑油温度升高的过程。本文从两瓦之间的润滑油温升人手，分析不同工况及轴承参数下，镜板热油携带对温升的影响及规律。
　　本文依据传热学、流体力学和摩擦学相关理论，建立了扇形可倾瓦推力轴承镜板热油携带的结构模型和数学模型。采用有限元数值分析方法，运用流体分析软件Fluent，对可倾瓦推力轴承两瓦之间润滑油的温度场进行数值模拟。分析瓦间润滑油温度场在不同镜板转速、表面粗糙度、瓦张角以及粘度条件下，与润滑油的热交换。并分析了模型外径边周向、出油边温度和上端面区域平均温度的变化趋势。
　　结果表明:镜板转速、镜板表面粗糙度、瓦张角以及润滑油粘度均对润滑油温度场均产生一定的影响;计算工况下导致滑油温升3℃到5℃。这一结论为确定扇形瓦推力轴承入油温度提供参考依据。有助于确定润滑油膜的温度场，提高轴承的润滑性能，防止油膜破裂。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题背景及研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内推力轴承研究现状

1．3．2 国外推力轴承研究现状

1．4 主要研究内容

第2章 推力轴承镜板热油携带模型建立

2．1 推力轴承工作原理

2．2 推力轴承传热分析

2．3 镜板热油携带分析

2．4 结构模型建立

2．5 数学模型建立

2．5．1 能量守恒方程

2．5．2 导热微分方程

2．5．3 热流速率方程

2．5．4 质量守恒方程

2．5．5 动量守恒方程

2．5．6 水力直径

2．5．7 镜板表面润滑油膜厚度

2．6 本章小结

第3章 镜板热油携带数值模拟

3．1 数据处理

3．2 三维实体模型的网格划分

3．3 数值模拟

3．3．1 初始条件和边界条件

3．3．2 Fluent有限元软件介绍

3．3．3 Fluent数值模拟步骤

3．3．4 仿真分析的后处理

3．4 本章小结

第4章 结构工况对温度场影响及试验研究

4．1 镜板转速的影响

4．1．1 镜板转速的影响

4．1．2 模型周向温度

4．1．3 模型出油边温度

4．1．4 模型区域平均温度

4．2 润滑油粘度的影响

4．3 镜板表面粗糙度的影响

4．3．1 粗糙度的影响

4．3．2 粗糙度和速度的影响

4．4 瓦张角的影响

4．4．1 瓦张角的影响

4．4．2 热流量分析

4．5 模型压力场分析

4．6 试验研究

4．6．1 试验台的组成

4．6．2 试验台的主要参数

4．6．3 传感器的安装

4．6．4 试验与仿真结果的对比分析

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢