水轮机推力轴承支架有限元分析及优化设计

本文对水轮机推力轴承支架进行了有限元分析,为改善应力分布、减小轴向位移和节省材料,对其作了优化设计．     

万福河电站水轮机轴承温升过高问题的处理

一、原有轴承温升过高的原因分析 万福河一级电站为引水式电站。工作水头约75米,安装了一台HL702—WJ—50水轮机,其配套电机的型号为SFW118/665—6P。整个水轮发电机组采用三支承的布置形式(图1)。水轮机轴和发电机轴采用刚性连接。在水轮机转轮和飞轮之间的水轮机轴用一个径向推力轴承支承,在发电机轴的二端各装一个径向滑动轴承。全部轴向载荷由水轮机端的径向推力轴承承     

基于ANSYS的推力滚子轴承优化及软件的研制

将有限元结构分析与优化算法相结合,应用APDL建立了多排均载推力滚子轴承的有限元模型及优化数学模型.对该类轴承结构尺寸进行优化,得到最大均载率.采用UIDL语言编制用户界面,该软件封装了有限元模型和优化数学模型等要素,便于普通设计人员的使用.     

外径密封式螺旋槽推力轴承

本文提出一种外径密封的螺旋槽推力轴承新结构,并利用螺旋槽近似理论对该轴承进行了分析计算。文中给出了承载能力和刚度公式,同时通过实例论证了该轴承具有远大于普通螺旋槽推力轴承的承载能力和刚度。该种轴承结构为进一步提高空气动压推力轴承的工作性能开辟了新途径。     

基于ANSYS的推力滚子轴承接触分析

采用赫兹理论和ANSYS软件对单个推力滚子轴承中的滚子与座圈的接触进行分析与比较,探索用AN-SYS求解推力滚子轴承的方法.采用ANSYS建立有限元模型,对多排均载推力轴承进行分析研究,为该类轴承设计软件的开发提供理论依据.     

离心力和热弹变形对大型水轮机推力轴承性能的影响

本文利用能量极小原理,采用三维分析方法,综合地考虑了瓦块力变形、热变形及油膜离心力等因素对大型水轮发电机组推力轴承性能的影响,采用等精度法处理并对轴承进行了性能计算.计算结果表明,油膜离心力和瓦块热弹变形对轴承性能有较大影响.     

艏摇对立轴潮流能水轮机的水动力性能影响

为研究艏摇对立轴水轮机的水动力性能影响,采用ANSYS-CFX软件对2叶片立轴水轮机艏摇运行进行模拟分析.同时还对不同频率、不同速比下的推力系数和侧向力系数时历曲线进行分析,并采用最小二乘法拟合分析水轮机的载荷影响,结果表明:与在均匀流中仅做旋转运动的水轮机相比,艏摇运动不会影响水轮机的能量利用率,但是对推力和侧向力的瞬时波动幅值影响较大,速比和艏摇频率越大,瞬时值波动幅度越大;推力和侧向力的阻尼系数与艏摇频率无关,与速比有关,速比越大,阻尼系数越大.     

大型水轮机推力轴承支架的稳定性分析

在沿纵向和环向分别采用Ｈｅｒｍｉｔｅ插值和三角级数插值的基础上，建立了一种新的几何非线性带筋环单元，进而导出了推力轴承支架结构稳定性的半离散分析法，实例证明了该法正确与可靠。     

水轮机主轴的有限元分析及优化设计

本文根据大型水轮机主轴的结构特点与载荷性质,利用周期性对称条件将其他为二维问题,并在用平面等参元作结构分析的基础上,依据复合形法进行了优化设计·本方法已被某大型水轮机设计所采用,且获得了节省原材料20％的效益·     

固定瓦推力轴承的结构改进及其最佳参数的研究

提出固定瓦推力轴承的结构改进措施，以克服惯性离心力的不良影响。建立封油边斜－平面瓦推力轴承的数学模型，经数值分析计算得出该推力轴承的最佳结构参数。阐明离心力对轴承性能的影响，给出临界雷诺数，依此可判断离心力影响的大小。     

推力轴承油槽油流态的研究

通过有限元分析，研究了巨型推力轴承油槽中油的流态．建立了描述油槽中流体三维素流相对应的基本方程组，介绍了根据推力轴承油槽的实际结构建立的简化模型及计算结果，并对结果进行了分析，得出了对推力轴承的设计与实验有指导意义的结论．     

Numerical Simulation on Dynamic Load of Main Bearing of Tunnel Boring Machine Based on Combination Stratum

The load spectrum of the main bearing of tunnel boring machine( TBM) is difficult to establish because of the complex factors affecting the driving load of tunneling. In this paper, a simulation model of dynamic load of cutterhead is established,with a view to structural features and special conditions, based on a complex combination stratum, the cutter layout model and cutterhead control parameters,and it is a dynamic load boundary of the main drive bearing. Combined with the load distribution calculation of the main bearing and Hertz contact theory, the prediction model of dynamic load spectrum of the main drive bearing is completed during tunneling,and in accordance with the predicted results,the static and dynamics characteristics of load spectrum for the main drive bearing on the thrust and tilting moment are analyzed. The results of cutterhead load show that,in the certain complex stratum, the fluctuations of load for thrust rollers can reflect formation interface information of complex stratum in current tunneling. The main drive bearing bear the thrust and overturning moment of cutterhead under the composite,the external load has a greater influence on the load-spectrum of reverse thrust roller than that of main thrust roller,and the maximum contact stress of the two row roller is almost the same. The load spectrum,obtained by this method,can provide a meaningful reference for the design and checking of the main drive bearing,and also can be the basis of its fatigue reliability.     

多排环形供气孔静压止推气体轴承的研究

为了提高静压止推气体轴承的刚度及承载力,对一种多排环形供气孔静压气体攫推轴承进行了研究,从气体轴承雷诺方程出发,采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法推导出了控制方程的有限元形式,并由控制方程的边界条件,采用向前迭代法对轴承静特性参数进行了数值求解,分析了不同参数对止推轴承性能的影响,理论分析及试验研究表明,采用多排环形供气孔后,轴承的静刚度性能有了显著提高。     

可逆式动压推力轴承新型结构最优参数的研究

探讨将应用于抽水蓄能电站发电机组中的新型可逆式动态推力轴承结构，即采用改变摆动瓦两侧波纹管压力差和支承摆动瓦的球面油垫的压力分布以实现压力中心可调的侧推轴承结构。应用有限元法对二维Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程进行求解计算，从而求出这种新型推力轴承的油膜压力和油膜厚度分布，找出了在ｈｍｉｎ＝Ｃ时的最佳油楔角及与之对应的最大承载能力，并对这种轴承的参数进行实验证验。     

三角形挂篮的设计与施工

随着桥梁设计、施工技术和预应力混凝土技术的飞速发展,悬臂施工的工艺越来越成熟。无水平推力后支点挂篮作为悬臂施工最主要的施工设备,在桥梁建设中发挥着越来越重要的作用。结合白庙北江特大桥的施工实践,对三角形挂篮进行结构设计和承载力校核,并付诸施工,可为同类工程提供借鉴。     

高速水润滑止推轴承的滑移润滑性能研究

建立了多种具有不同滑移区域分布特征的推力瓦数学模型,在考虑流体边界滑移效应、扩展了经典Reynolds方程并设定合理边界条件的基础上,借助MATLAB软件对模型进行数值仿真求解,研究了滑移区域分布方式、面积占比及滑移长度对轴承动压润滑性能的影响。结果表明,在靠近流场入口处沿周向分布滑移区域能显著提升不同转速条件下的推力瓦面承载力;当滑移区域面积占瓦面面积比介于0.3~0.4且滑移长度为1000nm时,轴承推力瓦面具有最优动压润滑性能。     

基于载荷分布和统计的TBM主轴承寿命计算

以吉林中部引水工程总干线二标段全断面岩石掘进机(tunnel boring machine, TBM)主轴承为研究对象,在考虑联接结构刚度及边界条件影响的条件下,基于L-P理论并引入切片法计算了主轴承的额定寿命.对TBM的工作掘进推力记录进行统计分析,得到了基于Miner累积损伤理论的主轴承使用寿命.结果表明:主轴承内部载荷分布受连接结构刚度影响较大,采用切片法计算其额定寿命较为合理.适当调整连接结构的形式及尺寸可大幅改善主轴承滚道载荷分布均匀性并提高其额定寿命.推进力载荷统计近似为截断正态分布,可根据额定推力对主轴承的使用寿命进行预估.     

推力波箔轴承的理论分析和试验研究

本文对半径比为0.3、0.5和0.7三种尺寸的推力波箔轴承进行了理论计算。并对其中的二种进行了参数优化。计算结果绘成了便于设计应用的图线,并对设计图线各参数间的关系作了讨论。文中还介绍了该类轴承的试验装置和试验方法,给出了一组试验数据。并将理论结果与试验结果作了比较。最后用实例说明了设计图线的使用方法。     

Design and implementation of an active rectangular aerostatic thrust bearing stage with electromagnetic actuators

The design and implementation of an active rectangular aerostatic thrust bearing stage with electromagnetic actuators are presented. The stage is fundamentally precise and simple since the out-of-plane degree-of-freedoms (DOF) of a thrust air bearing are closed-loop controlled by electromagnetic actuators. The design is one-moving-part with mechanical symmetry, and a commercially available air bearing is rigidly attached to the table. The actuators are four independent coils mounted to the guiding surface of the table with iron cores, which are directly machined on the table. A bench level prototype system is developed and out-of-plane axes decoupled models of the system are derived. A control algorithm synthesized by arbitrarily placing closed-loop poles according to the model with air bearing dynamics neglected is implemented by C programming language running on the DOS platform. The stage is capable of vertical direction precision micro-positioning and guiding 3-DOF plane motions without limiting the working range of plane motions. Positioning accuracy of the stage no longer depends upon design and manufacturing of an air bearing, while passive preload of the stage for a flat film aerostatic thrust bearing is eliminated. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50475083)