三维传热对推力轴承温度分布影响的研究

针对油膜和瓦体界面上边界条件不确定的对流－导热耦合问题,对推力轴承的油膜和瓦体系统,构造了相应的三维传热计算数学模型,提出了在界面上分区实施温度连续和热流密度连续的逐步迭代求解方法,并对推力轴承的油膜温度分布和瓦面温度分布进行了分析研究。研究表明：三维计算不仅能揭示油膜层与层之间的温度变化关系,同时还能准确地反映瓦面实际温度分布。     

中间支撑可倾瓦推力轴承的工作温度

本文详细讨论了中间线支撑(支撑位置为0.5L)可倾瓦推力轴承的工作温度随轴承转速、载荷及流量变化而变化的关系。本文提供了这种轴承在极限支撑位置上轴承热效应的实验数据及分析结果。它也是[7]文的姊妹篇。试验证明,高速低载荷时以推力盘的工作温度近似油膜温度较好,而在低速及高载荷高速时仍应以轴瓦最高温度做近似估计。同时还表明,正确地估计轴承油膜的温升需正确确定油膜的进油口温度,而进油口处的温度将同时受到油腔温度,推力盘温度和热油传递作用的影响。     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布.研究表明:三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题.油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变.温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施.分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义.     

可倾瓦推力轴承妄动过程瞬态热效应的实验研究

实验研究了可倾瓦推力轴承在２３００～５１００ｒ／ｍｉｎ的名义转速范围内时,空载快速启动及慢速启动过程中推力轴承油膜温度和油膜厚度的瞬态变化规律。实验表明,在启动过程中,油膜温度随转速的提高而升高,不同的升速时间对油膜温度的影响也不同,油膜的厚度也随转速的提高而升高。     

新型可逆式推力轴承油膜温度场对最优参数的影响

根据流体力学有限元理论，采用四节点等参单元，对新型推力轴承轴瓦的力学模型作了进一步的分析和研究；以最佳承载能力范围内摩擦功耗最小为目标函数，计算动压油膜的温度场及轴瓦的热变形对最优参数的影响；建立了各主要参数（油膜厚度、油楔角、承载能力等）与摩擦力矩的关系曲线。将所得的数据和以前研究的论文（未考虑轴瓦的热变形）比较分析，并在可逆式动压推力轴承实验台上作了进一步的实验研究。测量了瓦面的温度场和摩擦力     

动载轴承的非稳态热流体动力润滑分析

为了考察热效应对动载轴承润滑性能的影响,建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型,联立求解了广义雷诺方程、能量方程、固体热传导方程以及载荷平衡方程,得出了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨迹、流量和功耗。在求解过程中针对油膜和轴瓦温度场的时变性的不同,提出对它们分别进行非稳态和准稳态数值求解的方法。另外还采用了不同的温度边界条件进行计算。结果表明：在动载荷作用下,轴承的油膜压力、温度场、轴心轨迹、流量和功耗也随时间作相应的变化,不同的温度边界条件对计算结果有着显著的影响     

承受冲击载荷的径向轴承瞬态性能的研究

联立求解三维瞬态雷诺方程、轴颈的运动方程、考虑油膜和轴瓦的三维瞬态温度及油膜压力和温度对润滑油粘度的影响,得到了在受到冲击载荷后的径向轴承的瞬态性能。结果表明,受到冲击载荷后,轴心会在新位置重新稳定下来,各性能参数也重新达到平衡,达到平衡的时间与冲击载荷的大小基本无关;轴心的运动轨迹范围随着冲击载荷的增大而增大;润滑油膜和轴瓦的热传导惯性影响着油膜温度的变化,从而影响轴承最小油膜厚度和最高油膜压力。     

可倾瓦推力轴承启动过程瞬态热效应的实验研究

实验研究了可倾瓦推力轴承在 2 30 0～ 51 0 0r/min的名义转速范围内时 ,空载快速启动及慢速启动过程中推力轴承油膜温度和油膜厚度的瞬态变化规律 .实验表明 ,在启动过程中 ,油膜温度随转速的提高而升高 ,不同的升速时间对油膜温度的影响也不同 ,油膜的厚度也随转速的提高而升高 .     

铝卷径向等效导热系数的仿真

利用铝板退火加热实验采集到的温度,通过热传导反问题的求解,求得铝板间的等效导热系数,将其等效为铝卷径向导热系数,并推导出铝卷强对流传热系数对温度的数学表达式,从而构建更准确的铝卷退火的温度场模型.运用ANSYS有限元分析软件,综合考虑铝卷的导热系数和对流换热系数随温度变化的非线性,模拟铝卷退火过程中的瞬态温度场.仿真结果表明:在退火的开始阶段,铝卷外表面与芯部温差较大,最高达173 ℃;在保温阶段,铝卷内部温差逐渐减小,温差只有3 ℃,最后稳定在545 ℃,与实测结果较吻合,证明所建立的数学模型是可靠的,同时,为铝卷退火工艺的优化提供了理论依据.     

推力轴承试验台数据采集系统的研究

为推力轴承试验台搭建了轴承性能参数数据采集系统,可测量推力轴承的动态油膜压力、温度和轴承载荷数据.通过实验研究了巴氏合金瓦推力轴承启动运行过程,得到了油膜温度和压力的变化规律,探讨了不同载荷和不同转速下对推力轴承油膜温度和压力的影响.     

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.     

计入三维热效应对可倾瓦推力轴承动力特性的影响

在考虑三维热效应的情况下,研究线支撑可倾瓦推力轴承的动力特性.建立广义雷诺方程、完整的三维能量方程、瓦体的热传导方程和温粘关系,联立求解非线性偏微分方程组,计算油膜的刚度和阻尼系数.研究表明：温度变化对可倾瓦推力轴承的动力特性有较大影响;与不计入热效应的线支撑可倾瓦推力轴承相比,计入三维热流体的可倾瓦推力轴承的油膜刚度和阻尼系数会增大,其理论计算结果更接近实际工况;随着载荷、入口温度的增加以及转速的减小,油膜的刚度和阻尼也会随之增大.     

船舶水润滑推力轴承数值分析与计算

为研究三维扇形斜面平台推力瓦的润滑性能,采用数值分析方法,通过Matlab软件计算水膜厚度、压力分布,使用有限元ANSYS软件获得推力瓦位移场和温度场的分布规律.研究表明:推力瓦块的压力呈两边低、中间高的趋势;水膜厚度与瓦块的几何形状有关;瓦块的最高温度和最大压力值均出现在推力瓦周向靠近出水口的位置.     

机械传动系统的智能感知技术

本文综述了传动系统关键零部件智能感知技术的发展状况,包括振动和润滑接触状态监测,以及封闭金属箱体内外的超声通信技术.振动监测主要通过嵌入系统内部的微加速度传感器及无线通信技术来实现;润滑接触状态包括压力、温度分布及油膜厚度,其中压力和温度分布测量主要利用接触式的金属薄膜电阻传感器,油膜厚度监测可以通过接触式电容方法或者非接触式超声方法.由于封闭金属箱体会屏蔽电磁信号,迫切需要实现基于机械波的箱体内外双向通信.同时,本文简要介绍了课题组开发的齿轮振动和应变无线监测系统,实验结果表明内部感知信号能够清晰地体现转速和啮合信息,从而反映传动系统的实时运行状态.     

水轮发电机推力轴承的广义热弹性流体动力润滑性能分析

本文以二维雷诺方程、能量方程、三维热传导和三维热弹位移边界积分方程为基础,用边界元法求解油膜压力、瓦体温度场和瓦面热弹位移,编制了一个较完善的热弹性流体动力分析软件.利用这一软件,计算了托盘支承双层水冷可倾瓦轴承的热弹性流体动力性能,研究了载荷、转速、隔热层或热阻、水冷瓦、油池温度和托盘变形等因素对轴承性能的影响.结果指出,重载时轴瓦的热弹变形将导致工作条件恶化,接触热阻或隔热层对于改善瓦的变形是有利的,水冷瓦可以降低瓦温并改善瓦的变形,油池温度对各项性能有较大影响,托盘变形的影响很小.     

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。