EMP径向滑动轴承计入边界滑移的热弹流分析

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,轴瓦材料的特殊性使其热弹变形远大于普通金属瓦轴承,同时它所特有的边界滑移现象,对改善径向滑动轴承的润滑性能有较为明显的优越性。建立了计入边界滑移情况后对轴承３Ｄ热弹流分析的教学模型,并给出列,对其润滑机理进行了初步的分析。     

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑分析

考虑轴瓦弹性变形,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑(THD)与TEHD模型的润滑性能差异,分析轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响.结果表明,轴瓦弹性变形导致最小油膜厚度减小、流体动压力的梯度下降,但对瓦面温度的影响较小;THD模型高估了轴承的承载能力,在高速重载的场合,这种误差可能导致轴承润滑失效.因此,在滑动轴承设计中有必要考虑轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响.     

用柔度矩阵法对径向滑动轴承的弹流润滑分析

对径向滑动轴承进行了弹流润滑分析 ,利用了有限元软件MARC产生柔度矩阵 ,以近似计算轴承的弹性变形。对比分析了径向轴承的刚性流体润滑性能和弹性流体润滑性能。计算结果和已有文献资料良好吻合 ,表明在弹流润滑分析中用柔度矩阵法计算弹性变形具有良好的精度。     

EMP径向滑动轴承弹性变形的有限元求解

轴瓦材料的特殊性使弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承的热弹变形远大于普通金属瓦轴承,本文着重分析其弹性为形对轴承润滑特性的影响。并对采用三维有限元法和Ｗｉｎｋｅｒ假设方法计算得出的轴瓦弹性变形进行了比较。给出了ＥＭＰ径向滑动轴承弹性变形分析研究的一个实例,对其润滑特性进行了初步分析。     

考虑轴颈偏斜的多瓦径向滑动轴承热流体动力润滑分析

建立考虑轴颈偏斜的多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,求解轴瓦表面当量弹性变形,计算得到轴颈偏斜时的瓦块油膜厚度、油膜压力分布和瓦面温度分布等,并对比分析无轴线偏斜和有轴线偏斜情况,得到多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热弹流润滑性能差异.结果表明,TEHD模型下,轴颈偏斜会导致轴承油膜厚度、油膜压力和瓦面温度等分布在轴向不对称,并且导致轴承油膜厚度明显减小.     

EMP径向滑动轴承温度场和压力场测试研究

弹性金属塑料瓦(EMP)径向滑动轴承是一种新型的轴承,由于轴瓦所采用的复合材料的特殊特性使得其油膜温度场和压力场分布情况与传统金属瓦轴承的油膜温度场和压力场分布情况有所不同。本文对呻径向滑动轴承油膜温度场和压力场进行了实验研究,为从理论上揭示EMP径向滑动轴承的流体动压润滑机理并进而进行型面设计提供实验依据。     

弹性金属塑料瓦径向滑动轴承启动过程热弹流分析

研究了采用弹性金属塑料轴瓦时径向滑动轴承的瞬态润滑特性。建立了该轴承的三维热弹流模型，通过数值求解对比了启动过程中采用弹性金属塑料轴瓦和金属材料轴瓦时油膜和轴瓦的瞬态温度场分布、轴瓦的热弹变形量，以及转子轴心轨迹。结果表明，在启动初期弹性金属塑料瓦径向滑动轴承的瓦体温度要高于金属瓦，转子偏心率也要大于采用金属瓦时的偏心率；因润滑油在弹性金属塑料瓦径向滑动轴承轴瓦表面存在一定的滑移速度，随着油膜边界滑移作用的出现，采用弹性金属塑料瓦径向滑动轴承时的油膜温度最终低于采用金属瓦时的温度，且转子的偏心率也最终小于采用余属瓦的偏心率。     

径向滑动轴承弹流润滑耦合求解

提出了一种径向滑动轴承弹流润滑的耦合算法,该方法使用ANSYS软件中的APDL语言编写求解程序,采用差分法求解Reynolds方程,采用有限元方法求解弹性变形量,可以较快速准确地求解径向滑动轴承的弹流润滑问题。使用该算法对一特定参数的径向滑动轴承弹流润滑进行求解,获得油膜压力及厚度分布,验证了该方法的正确性。并进行了轴颈弹性变形量的计算,指出轴承两端轴颈与轴承座在工作时,间隙比较小,容易受磨粒磨损,理论上解释了轴颈两端磨损比中间较快的原因。     

EMP径向滑动轴承热弹变形对润滑特性的影响

ＥＭＰ径向滑动轴承特殊的轴瓦材料特性使得其热弹变形对轴承的润滑特性,如油膜的最小间隙、油膜压力和温度分布影响较大。为此本文建立了完整的热弹变形模型,采用有限差分的方法,通过在不同载荷的情况下,对ＥＭＰ径向滑动轴承在计入和未计入热弹复合变形的两种情形进行对比,从而揭示了热弹变形影响轴承工作性能参数的内在规律。     

EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究

ＥＭＰ径向滑动轴承的热弹变形对轴承的润滑性能影响较大。当采用Ｗｉｎｋｌｅｒ假设将其简化为梁来计算时与实际结果相比误差较大。为此采用了一种轴承热弹流有限元分析的计算模型,按照三维有限元的方法对其进行了全面的热弹变形分析,同时结合广义雷诺方程、能量方程等进行耦合计算和分析。计算表明：三维有限元方法同Ｗｉｎｋｌｅｒ假设相比,更能反映油膜和轴瓦的温度分布,有助于揭示轴承的润滑特性。     

EMP径向滑动轴承边界滑移现象研究

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,由于轴瓦所采用的复合材料的特殊特性使得其表面能远低于传统的金属瓦轴承,从而有可能存在油膜边界滑移现象。本文对ＥＭＰ径向滑动油膜边界滑移现象进行了实验研究,再次证实了边界滑移现象的存在,并推导出了ＥＭＰ径向滑动轴承油膜边界滑移速度的公式。     

国内外弹性金属塑料瓦轴承的研究现状

弹性金属塑料瓦是一种新型轴承材料,已在大中型水力发电设备中得到应用,解决了许多关键技术问题,取得了大量的研究成果。本文主要综述了近十几年来国内外在弹性金属塑料瓦润滑性能,工业应用及其相关领域的研究进展。针对弹性金属塑料瓦瓦面材料不同于金属材料的特点,提出了弹性金属塑料瓦在设计理论和实际应用方面进一步研究的课题。     

弹性金属塑料瓦在大型水电机组推力轴承中的试验研究

本在推力轴承模拟试验台上测试了弹性金属塑料轴瓦(简称弹塑瓦)在不同工况条件下的性能。结果表明,在相同条件下,使用弹塑瓦的瓦温、油温以及拖动电功率等性能均优于巴氏瓦,而且弹塑瓦的承载能力明显高于巴氏瓦。本还分析比较了弹塑瓦在几个水电站推力轴承中的应用效果,证实了试验研究的结论,总结出应用弹塑瓦的一系列优点,为弹性金属塑料瓦在水轮机组中普及应用提供了宝贵的经验。     

大型推力轴承热弹流动力润滑的性能计算

本文采用差分法解二维雷诺方法，能量方程；以边界无法求解轴承瓦体的三维温度场及瓦面热弹位移；对某水电厂大型推力轴承进行了热弹流体动力润滑性能分析；比较了不同进油边温度下推力轴承热弹流分析结果，及推力轴承在升速与降速时的性能。结果表明，进油边温度对推力轴承热弹流动力润滑性能计算的准确性有较大的影响。采用进油边温度迭代所得的推力轴承热弹流动力润滑性能计算值与实测值吻合良好。     

弹性金属塑料瓦的导热系数确定及导热性能分析

利用平板导热仪对弹性金属塑料瓦实际模型的导热系数进行了测定 ,并根据模型的结构参数及热力学原理进一步确定了弹性金属塑料层及金属弹性层的导热系数 ,同时结合真机运行的实际情况对瓦面温度及瓦体温度进行分析。其结果对弹性金属塑料瓦的设计和制作具有指导意义。     

3D Two-way coupled TEHD analysis on the lubricating characteristics of thrust bearings in pump-turbine units by combining CFD and FEA

The thermal elastic hydro dynamic(TEHD) lubrication analysis for the thrust bearing is usually conducted by combining Reynolds equation with finite element analysis(FEA). But it is still a problem to conduct the computation by combining computational fluid dynamics(CFD) and FEA which can simulate the TEHD more accurately. In this paper, by using both direct and separate coupled solutions together, steady TEHD lubrication considering the viscosity-temperature effect for a bidirectional thrust bearing in a pump-turbine unit is simulated combining a 3D CFD model for the oil film with a 3D FEA model for the pad and mirror plate. Cyclic symmetry condition is used in the oil film flow as more reasonable boundary conditions which avoids the oil temperature assumption at the leading and trailing edge. Deformations of the pad and mirror plate are predicted and discussed as well as the distributions of oil film thickness, pressure, temperature. The predicted temperature shows good agreement with measurements, while the pressure shows a reasonable distribution comparing with previous studies. Further analysis of the three-coupled-field reveals the reason of the high pressure and high temperature generated in the film. Finally, the influence of rotational speed of the mirror plate on the lubrication characteristics is illustrated which shows the thrust load should be balanced against the oil film temperature and pressure in optimized designs. This research proposes a thrust bearing computation method by combining CFD and FEA which can do the TEHD analysis more accurately.     

弹性模量对塑料瓦推力轴承润滑性能的影响

弹性金属塑料瓦(EMP瓦)压缩弹性模量是一复合弹性模量,并不像金属材料那样是一个常数,而是随压力增大而逐渐增大。结合"三峡推力轴承方案"中EMP瓦推力轴承数据,从理论上计算了EMP瓦压缩弹性模量的变化对推力轴承润滑性能的影响,从而对EMP瓦压缩弹性模量允许的变化范围有所了解。计算结果表明:压缩弹性模量的变化对最小油膜厚度、最高油膜温度和最大压力有一定的影响,而对功耗影响不大。     

利用边界层理论确定弹性金属塑料瓦油膜能量方程的进油温度边界条件

针对推力轴承的基本结构,利用边界层理论确定弹性金属塑料瓦（EMP瓦）油膜能量方程的进油温度边界条件,结合“三峡推力轴承方案”中EMP瓦推力轴承数据,分析考虑热边界层对进油温度影响时,EMP瓦推力轴承润滑性能的变化情况。计算结果表明：考虑热边界层对进油温度的影响时,进油平均温度和最高油膜温度均有所升高,最大压力也有所增加,最小油膜厚度、流量及功耗都有所下降,说明热边界层对推力轴承的润滑性能产生了一定的影响。     

影响弹簧支承式推力轴承性能的几个因素

本文对弹簧支承式推力轴承进行了三维热弹流研究,发现变形量对轴承性能有很大影响,为此,着重分析了决定轴承变形和油膜形状分布的几个因素对轴承性能影响情况,研究表明,弹簧布置方式,轴瓦厚度和型面形状能严重改变轴承性能,在进行轴承设计时必须对上述因素进行了优化,并提出了一些优化建议。