基于APDL的圆形可倾瓦推力轴承润滑性能研究

摘要

在水轮发电机中，推力轴承是一个极其重要的零部件，水轮机组轴向的负荷主要通过推力轴承来承载。推力轴承的性能好坏决定着水轮机的工作稳定性。在现代的研究领域中，如何提高推力轴承的可靠性、稳定性等问题得到了研究学者们的高度关注。在一般对轴承润滑性能的研究中，通常把轴瓦当作刚性体，不考虑其变形对润滑性能的影响，同时也缺少对润滑性能的影响因素进行对比分析。本文针对这一问题，引入参数化设计思想，建立轴瓦及油膜的分析模型，并将轴瓦变形的因素考虑进去，对推力轴承的油膜润滑性能进行研究，使得针对轴承润滑性能的分析更准确，同时分析效率也更高。
　　首先，以圆形可倾瓦推力轴承润滑性能研究为目标，对轴承润滑的基本理论进行分析，建立能够准确反映圆形可倾瓦推力轴承润滑性能的数学模型。主要包含Reynolds方程、能量方程、油膜厚度方程、弹性变形方程和热传导方程，以及它们的边界条件。
　　其次，通过ANSYS软件建立圆形可倾瓦推力轴承瓦块的有限元模型，联立求解Reynolds方程、能量方程以及轴瓦变形所组成的方程组，运用有限元方法求解油膜节点压力值和温度值，加载到轴瓦的有限元分析模型中，通过仿真计算分别求出瓦块的弹性变形和热变形，对热弹变形进行耦合叠加求出轴瓦总体变形，对总体变形情况进行分析，并在油膜润滑性能研究中加入轴瓦变形对油膜润滑性能的影响。
　　再次，利用ANSYS软件参数化设计语言APDL，编制宏文件，设计交互界面，读入编写的APDL程序，建立圆形可倾瓦推力轴承润滑性能的分析模块，建立润滑油膜参数化模型、进行网格划分并设置边界条件，对反映油膜润滑性能的压力场和温度场进行求解，得出在特定载荷和转速条件下的油膜压力分布和温度分布情况。
　　最后，借助分析模块参数可调的优点，分别对四种不同载荷和四种不同转速条件下的油膜进行润滑性能仿真分析，并对仿真结果数据做进一步的对比分析，得出轴承载荷、工作转速对油膜压力场、温度场的影响规律。通过对比计入轴瓦变形前后油膜的压力场和温度场的变化，得出轴瓦变形对油膜润滑性能的影响规律。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 圆形可倾瓦推力轴承工作原理和数学模型

2.1圆形可倾瓦推力轴承工作原理

2.2 可倾瓦推力轴承数学模型

2.3 推力轴承性能参数计算

2.4 本章小结

第3章 圆形可倾瓦推力轴承轴瓦变形研究

3.1引言

3.2有限元方法计算程序

3.3轴瓦变形求解

3.4本章小结

第4章 圆形可倾瓦推力轴承油膜润滑性能研究

4.1 油膜参数化设计

4.2计算参数的选择

4.3油膜润滑性能仿真分析

4.4 主要参数对圆形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响

4.5轴瓦变形前后主要参数对轴承润滑性能的影响

4.6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