推力轴承油膜刚度的二维热弹流动力润滑计算

介绍了推力轴承油膜刚度的近似计算公式：采用有限元法进行了推力轴承的二维 热弹流动力润滑计算．考虑了粘度－温度关系，并利用有限单元法计算了轴瓦的热变 形和机械变形；在轴承瓦块瓦厚方向近似采用线性分布温度场，并且考虑了水冷管网 的冷却作用．在求得了油膜的压力场之后，利用偏导数法计算了油膜的动力刚度系数。 最后以葛洲坝机组为实例进行了计算，计算结果与实测值吻合得较好。     

轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析

通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程,建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑（TEHD）模型.在此基础上,深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明,弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凸”的形状,且最大油膜压力减小;当只考虑热变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凹”的形状,且最小油膜厚度增大,但热变形对最大油膜压力的影响不大;当同时考虑弹性变形和热变形（即完整的TEHD模型）时,轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化,因此,对于重载高速的操作工况,有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.     

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.     

弹簧支承式推力轴承的热弹流研究

本文对弹簧支承式推力轴承进行热弹流研究，联立求解广义雷诺方程、完整的三维能量方程、热传导方程、固体热弹变形方程和润滑油的温粘关系，计入了轴瓦热弹变形、弹簧压缩变形以及热效应的影响，提出了弹簧刚度等效的方法，研究各种参数变化对轴承性能的影响．计算结果表明，弹簧支承方式能降低最大油膜压力，使瓦面受载比较均匀，速度、载荷和进油温度变化对轴承性能有很大影响，对于弹簧支承方式，轴瓦的弹性变形大于热变形，热弹变形量达到甚至超过油膜厚度的数量级，变形的大小直接影响到轴承性能．     

大型径向可倾瓦滑动轴承热动力润滑性能的研究

分析了径向可倾瓦轴承块支点位置的分布情况对轴承润滑性能的影响,提出了在大型低速重载条件下,可倾瓦轴承采用小包角瓦块及瓦块支点的非均匀布置方式有利于建立动力润滑油膜。针对瓦块支点非均匀布置情况,研究了三维瓦块弹性变形对轴承润滑性能的影响,结果表明：在重载条件下,需要考虑小包角瓦块的弹性变形对可倾瓦轴承热动力润滑性能的影响。     

考虑弹性变形的动载滑动轴承润滑非线性解

对于高速、动载、径向滑动轴承的油膜压力及轴心轨迹的计算,一般沿用Hahu或Holland 的分项计算方法.将挤压油膜压力与旋转油膜压力分别计算,然后叠加.可是,对于重载轴承,油膜压力的峰值较高,轴承的弹性变形不可忽视,润滑油的粘压效应亦较突出.这时,雷诺方程将成为一个非线性微分方程,不能沿用上述方法计算.本文应用等参数有限元法,系统地提出了一个整体的计算方法,预示了动载轴承的油膜压力、轴心轨迹和最小油膜厚度.为了符合变形的真实情况,本文对轴承的变形,尤其是两端的影响,在运用半无限空间弹性体的结论时,也作了适当的修正.     

活支瓦块径向滑动轴承的研究

本文介绍活支瓦块径向滑动轴承的主要几何参数以及油膜厚度、瓦块摆角的计算;并对轴颈、瓦块进行运动分析;推导出雷诺方程的无量纲表达式。文中还介绍了活支五瓦轴承的一种设计、制造和试验的情况。[附录]中简介了油膜振荡的基本概念,供分析实际问题时参考。     

推力轴承润滑计算中的若干问题

对推力轴承的二维弹性-热-流体动压分析中的能量方程的边界条件和解法、热油转移、瓦块弹性变形和确定瓦块平衡位置等问题进行了讨论,得到可供工程使用的计算方法和结果,与国外基于大量试验而得到的权威性结果十分吻合。     

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     

倾斜轴颈滑动轴承混合热弹流研究

为了研究重载工况下滑动轴承混合润滑行为,综合考虑轴-润滑介质-轴承-环境之间的耦合热传导效应,建立考虑轴颈受载倾斜的滑动轴承混合热弹流(mixed-TEHD)数值计算模型。模型预测出轴颈受载倾斜及对中状态下的润滑界面油膜压力、油膜厚度、接触压力、摩擦因数、热(弹性)变形以及轴承温度场。研究结果表明:轴颈在受载倾斜状态下,油膜压力、弹性变形、油膜厚度沿轴向呈非对称分布,接触压力集中于轴承末端;轴颈在受载倾斜状态下,轴承圆周方向与轴向温度分布的不均匀性比对中状态的严重,温度比对中状态时的大,同时,沿油膜最高温度处的圆周方向截面与轴向截面内热变形分布具有非对称性,其热变形也明显大于对中状态时的大;在混合流润滑阶段,轴颈受载倾斜对接触载荷、摩擦因数、轴承最高温度以及最大热变形的影响较大。     

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。     

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.     

可倾瓦推力轴承工作温度的试验研究

本文详细讨论了当支撑位置为距轴瓦进油边0.625时轴承的工作温度随转速、载荷和流量变化而变化的关系。对这种径向线支撑轴承热效应的研究分析表明,运动件(推力板)的热效应对轴承工作温度有决定性的影响。轴承的温升值(相对油腔油温)在大流量时要大于小流量时的值。同时,本试验对被认为是这种轴承能获得较好综合性能的极限支撑位置的热效应提供了十分有用的实物数据资料。     

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。     

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 .     

可倾瓦推力轴承轴瓦廓形的实验研究

本文提供了中间线支撑可倾瓦推力轴承在较广泛的工况下轴瓦廓形的实验研究数据。详细研究了轴瓦随载荷、轴承转速和润滑油流量等因素变化而变化的表现形态;进而得出了中间支撑的瓦块能形成动压油膜的试验结果。试验在英国谢菲尔德大学摩擦学试验室的150mm可倾瓦推力轴承实验台上完成。     

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。     

弹性金属塑料瓦推力轴承热弹流动力润滑分析数值方法

通过建立水电机组分块可倾瓦推力轴承热弹流动力润滑数值模型 ,利用有限元法联立求解三维控制方程组 ,给出了准确的推力轴承润滑分析方法 .在此基础上 ,进一步将数值模型应用于聚四氟乙烯弹性金属塑料瓦推力轴承的润滑分析 ,探讨该新型推力轴承的动力润滑适宜模型和计算方法 .计算结果与已有试验成果比较 ,符合较好 .