单级循环气压缩机支推轴承的设计

介绍了可倾瓦支撑轴承和可倾瓦推力轴承的工作原理及主要结构特点。论述了可倾瓦支撑轴承和推力轴承的设计方法、重要参数考核指标、润滑、材料选取等。     

可倾瓦轴承故障模式及其故障树的定性分析

与其他轴承相比较,可倾瓦轴承具有每块瓦均可自由摆动的主要优点;因此,在现代石化企业中,可倾瓦轴承在汽轮机和压缩机等高速旋转机械中得到了广泛的应用。本文详细介绍了影响可倾瓦性能的主要因素,重点对可倾瓦轴承的故障机理进行了分析,总结了可倾瓦轴承的失效模式,并从可倾瓦轴承的故障机理及失效模式入手,根据轴承发生故障的信息,逐层分析,并绘制其故障树模型。该方法主要目的是根据故障树模型,采取有效的防范措施,以防止同类事故再次发生。     

动静压可倾瓦轴承支点结构的研究

在正置式试验台上测试了动静压可倾瓦轴承的瓦块摆动及振动。试验结果证明文新［2］设计的动静压可倾瓦轴承的结构是合理的，为动静压可倾瓦轴承应用提供了依据。     

圆形可倾瓦推力轴承润滑的计算机仿真

针对大型设备中所应用的圆形可倾瓦推力轴承的润滑问题,采用计算机对圆形可倾瓦推力轴承的润滑性能进行了仿真,通过软件程序计算了单个圆形可倾瓦推力轴承瓦面的油膜形状分布情况、油膜压力分布规律及油膜温度分布规律、功率损耗大小、流量多少等参数。结果表明,通过该仿真程序可模拟出不同工况下圆形可倾瓦推力轴承润滑参数,进而提前实现对圆形可倾瓦推力轴承润滑特性的预测,为大型设备中所使用的圆形可倾瓦推力轴承的设计、润滑和实验提供基础数据。     

柔性支承结构对可倾瓦轴承稳定性的影响

为了进一步提高可倾瓦轴承支承转子系统的稳定性，提出由弹簧支承的柔性可倾瓦轴承结构。设计制造单层弹簧和双层弹簧支承的2种柔性可倾瓦轴承试样，在转子-轴承实验台上开展稳定性实验研究。实验结果表明：由弹簧支承的柔性可倾瓦轴承综合支承刚度小于普通可倾瓦轴承的支承刚度，新型柔性可倾瓦轴承具有降低转子临界转速的作用；相比于普通可倾瓦轴承，柔性支承可倾瓦轴承明显降低轴频振幅，能够有效提高转子-轴承系统的运行稳定性，且双层弹簧支承的可倾瓦轴承稳定性提高更为显著。     

固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性

针对固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性进行了研究。将拉杆转子轮盘间的接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子模型。基于固定瓦-可倾瓦气体轴承的边界条件,运用微分变化法求解了Reynolds方程,得到了在单瓦坐标系下的气膜力,采用坐标变换和组装计算最终得到固定瓦-可倾瓦气体轴承的气膜力。在计算时对比了圆柱形气体轴承和固定瓦-可倾瓦气体轴承的稳定性、拉杆转子和整体转子的稳定性。最后,以转轴刚度为控制参数,运用改进的Newmark法研究了拉杆转子的动力学特性,同时也研究了固定瓦-可倾瓦气体轴承预负荷和支点比对转子系统运动行为的影响。     

可倾瓦阻尼轴承的开发和应用

为了提高压缩机转子稳定性,降低转子振动和缓解气体激振等情况的发生,在可倾瓦轴承的基础上,研究开发了可倾瓦阻尼轴承;建立了阻尼器的流固耦合力学模型,计算出瓦块支点的刚度、阻尼系数,进而得到可倾瓦阻尼轴承的总刚度和总阻尼系数,并分析转子稳定性,最后通过在产品中的实际应用,验证了可倾瓦阻尼轴承的特性,为可倾瓦阻尼轴承的设计、产品稳定性的提高提供了理论支持与实践经验。     

考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及数值模拟

可倾瓦轴承瓦块的摆动性增加了系统的自由度,对轴承油膜动力系数计算有很大影响,而目前的研究在计算流体动压润滑可倾瓦轴承油膜动力系数时未考虑轴颈与瓦块扰动频率的影响。针对这一问题,对考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及动力系数计算方法进行研究,提出考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减(Frequecy-Reduced)动力学模型,详细推导考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减油膜动力系数矩阵形式。采用Newton-Raphson迭代法计算给定载荷和转速工况下的轴承的静平衡位置,利用有限元数值方法求解油膜刚度系数与阻尼系数。结果表明,瓦块和轴颈的扰动频率对可倾瓦动压轴承动态刚度和阻尼影响较大,随着扰动频率增大,阻尼系数的直接项增大,阻尼系数的交叉项变化不大;刚度系数的直接项数值减小,交叉项变化不大。     

柔性支承可倾瓦滑动轴承油膜动力减振特性分析

将传统可倾瓦的机械刚性支点改进为液压支撑,提出一种主动减振可倾瓦轴承——柔性支承可倾瓦轴承。基于有限差分法提出一种新的轴颈中心平衡位置迭代计算方法,通过MatLab编程计算轴承平衡状态的动态特性参数;建立柔性支承可倾瓦轴承内外部油膜等效质量弹簧阻尼系统动力学模型,并对柔性支承可倾瓦轴承-转子系统的稳态及瞬态响应等减振特性进行仿真分析。研究结果表明:双层油膜轴承综合支承刚度小于单层油膜轴承支承刚度,综合支承阻尼在一定条件下会大于单层油膜系统支承阻尼;相比单层油膜轴承,柔性支承可倾瓦在满足一定条件下具有良好的减振特性。     

运转参数对可倾瓦轴承油膜特性的影响

为了确定汽轮机运行时运转参数对汽轮机可倾瓦轴承油膜特性的影响,以四瓦可倾瓦轴承为例,采用Pro/E建模,选用湍流SST三维模型,考虑到瓦块间隙及瓦块相互之间的影响,采用ANSYS模拟出进口油压、进口油温、偏心距、轴颈转速对四瓦可倾瓦轴承油膜特性的影响。结果表明:进口油压对油膜特性影响较小,进油温度、轴颈偏心距、轴颈转速对汽轮机可倾瓦油膜特性影响较大,故在运行中应严格监控这3个参数。     

可倾瓦轴承的应用与检修

从可倾瓦轴承的应用与检修方面对其结构特点进行了阐述，并详尽介绍了可倾瓦轴承的设计方法及其制造方面的技术关键；并详尽介绍了该轴瓦间隙的测量方法以及维修与操作要求。对保证可倾瓦轴承支撑的高速转子长期平稳运行有着重要意义。     

基于试验数据确定可倾瓦轴承热动力分析模型温度边界

温度是可倾瓦轴承热动力性能的重要影响因素,热动力分析模型中温度边界设置是否合理,将直接影响可倾瓦轴承热动力性能分析结果的可靠性。提出一种基于试验数据确定可倾瓦轴承热动力分析模型温度边界的方法,这一方法在可倾瓦轴承结构参数确定的情况下,将入口温度视为转速、载荷、供油压力和供油温度的多元函数,通过多元函数回归法建立温度边界回归模型。通过某民用汽轮机用可倾瓦轴承的试验数据和热动力分析模型,验证了这一方法的有效性。     

离心压缩机可倾瓦径向轴承单块瓦更换的研究

通过对离心压缩机组用可倾瓦轴承的结构分析，运用流体动力学理论，探讨更换单块瓦的可行性，并对加氢压缩机检修中实施单块瓦更换获得成功的实例分析，得出单块瓦更换是可行的，打破了长期以来可倾瓦轴承只能整体更换，不能更换单块瓦的做法。     

分布式双向可倾瓦动静压推力轴承的静动特性研究

针对机床主轴对推力轴承的高刚度与高精度要求,用可倾瓦块代替部分静压油垫,提出了一种由可倾瓦块和静压油腔联合承载的分布式双向可倾瓦动静压推力轴承.首先建立了分布式双向可倾瓦动静压轴承的润滑模型,提出了基于平衡点性能合成的轴承静动特性计算方法.针对案例轴承对节流器的结构参数进行了优化,分析了载荷、转速、单边间隙和预负荷系数等因素对轴承性能的影响规律,包括刚度、偏心距和温升等轴承静动特性.结果 表明:在合理的参数条件下,该新型可倾瓦动静压轴承的刚度和精度优于双向静压推力轴承,而可倾瓦动压油膜与油腔静压油膜之间的解耦特征,也有利于通过可倾瓦支点进行轴承性能调控.     

可倾瓦推力轴承的线性和非线性动特性研究

建立可倾瓦推力轴承中油膜对镜板的作用力和油膜作用下可倾瓦的力矩的准静态线性和非线性动力学模型,并且通过对油膜压力进行二阶泰勒级数展开推导出４０个油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦的力矩的线性和非线性刚度及阻尼系数,为以后进一步研究推力轴承的稳定性和动特性奠定了基础。     

汽轮机可倾瓦轴承油膜特性研究

为了研究汽轮机可倾瓦轴承的油膜特性,采用Pro/E建模和ANSYS模拟,选用计算三维模型的湍流SST模型,考虑到瓦块间隙及瓦块相互之间的影响,分析并比较不同瓦数可倾瓦轴承油膜流场的变化,得到可倾瓦油膜特性规律:对于某个瓦块,每个瓦块上的油膜形成一个正压极值中心,且随着瓦块数增加,极值中心向轴瓦支点处偏移,使瓦块上形成两个压力极值。瓦块温度分布较平稳,油膜出口处温升较大;随着可倾瓦瓦块数增加,油膜压力峰值逐渐减小且瓦块之间的油膜压力峰值差减小并趋于平稳,不同轴瓦间油膜温度变化较小。润滑油温升对油膜影响较大,汽轮机运行中可倾瓦四瓦轴承比较稳定,但应严格控制润滑油温升。     

可倾瓦轴承温度监测方法研究

可倾瓦轴承是高参数旋转机械的关键零部件之一,轴承瓦块温度超标可能诱发机组间断停机或失效,有必要对瓦温实时监测并给出补救措施。通过对可倾瓦轴承瓦块温度、油膜压力及最小油膜厚度等的分布规律研究,提出一种多点关联测温方法。该方法由特征点协同测温和特殊点独立测温2种方案构成。针对某机组可倾瓦轴承,利用上述测温方法获得试验轴承温度实时测试数据。试验结果表明,轴承主承载瓦温度随转速升高而升高,最高瓦温出现在近出油边;副承载瓦温度随转速变化趋势与主承载瓦一致;瓦块温度在撤掉顶轴油前后有明显突变,说明瓦块温度与静压、动压效应关系密切。试验验证了该测温方法的可行性,为滑动轴承温度超标防治提供了技术手段。     

组合剪切桥式两可倾瓦轴承负荷传感器研究

为在线监测大型汽轮发电机组两可倾瓦轴承负荷，本文研究了一种组合剪切桥式两可倾瓦轴承负荷传感器，分析了该传感器弹性元件的结构地征，测试结果表明该负荷传感器原理正确，结构合理，可用于大型汽轮发电机组两可倾瓦轴承负荷的在线监测。     

可倾瓦轴承设计的改进

可倾瓦滑动轴承已广泛应用于涡轮机、压缩机、机床、电动机、发电机及船舶传动、高速齿轮等高速转动机械上,其优点能保证转子的最佳稳定性。市售的这种轴承直径在12.7～227mm(0.5～50in)范围。可倾瓦轴承是通过瓦背的支点来承受载荷,因此轴的位移能与作用在轴颈的力相一致,从而避免了普通圆轴承普遍存在的任何     

可倾瓦轴承体加工工艺分析与改进

受材料内应力影响,可倾瓦轴承体加工后出现中分面错口、内径网度超差现象．导致装配后轴瓦间隙不一致。经过分析变形原因、多次调整加工工序与加工余量,较好地解决了轴承体加工变形问题,满足了可倾瓦轴承怵的圆度公差要求,保证了装配后可倾瓦轴承轴瓦问隙的一致性。