水润滑推力轴承承载力影响因素及提高方法研究

阐述了水润滑轴承承载特点。结合某特定工况下主泵电机中水润滑推力轴承的设计．对影响水润滑推力轴承承载力的因素进行了分析，并提出了提高水润滑轴承承载力的方法。     

水润滑石墨推力轴承可靠寿命研究

水润滑石墨推力轴承是影响屏蔽泵可靠寿命的关键部件,本文依据可靠性理论,导出了水润滑石墨推力轴承可靠寿命的数学模型,并通过屏蔽泵水润滑石墨推力轴承的寿命试验数据对模型中的参数进行了估算,此研究成果对水润滑轴承可靠寿命预测及设计计算具有普遍的指导意义.     

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。     

基于多源知识的立式轴系水润滑推力轴承设计分析

为使立式轴系水润滑推力轴承的设计过程更具科学化和规范化,促进具有我国自主知识产权水润滑轴承产品的研发,提出了1种基于多源知识的立式轴系水润滑推力轴承设计方法。该设计方法的核心是利用标准知识、经验知识及实测知识,在轴承的设计中实现知识驱动、组合创新。对立式转子水润滑推力轴承设计的知识来源进行了分类,并对设计知识的获取途径进行了探讨。建立了1个水润滑推力轴承设计知识库,以实现设计知识的获取和调用。给出了某立式轴系水润滑推力轴承的设计实例,根据基于多源知识的设计方法得到了该轴承的设计流程图。对设计轴承的静态性能仿真表明:该轴承符合使用要求,文中所述轴承的设计方法可以提高轴承的设计效率。     

动压推力轴承的三维热弹流润滑特性分析

本文提出了一种基于双向流-固-热耦合的动压润滑推力轴承三维热弹流润滑特性数值计算方法,并应用于某大型泵用推力轴承的设计分析。通过建立推力轴承的双向流-固-热耦合数值计算模型,求解其三维热弹流特性,得到了额定工况下的液膜厚度分布、液膜压力分布以及轴承主要部件的温度分布和综合热弹变形等。分析结果表明:润滑液膜在厚度方向上的压力梯度近似为零,但存在着较大的温度梯度,综合热弹变形使螺栓支撑巴氏合金瓦推力轴承瓦面呈上凸变形,推力盘下表面呈下凸变形。     

船舶水润滑尾轴承结构设计研究进展

水润滑轴承的结构优化可以有效提高轴承的承载能力、冷却散热、减振降噪和摩擦学性能。在概述船舶水润滑尾轴承的优势和存在问题的基础上,分析归纳水润滑尾轴承内衬结构、内衬的厚度和硬度、轴承间隙、长径比、内衬表面粗糙度等结构设计参数的研究进展;以轴位水润滑尾轴承、内衬多层复合水润滑尾轴承和闭式水润滑尾轴承为例,介绍近年来几种新型水润滑尾轴承的结构设计,指出闭式水润滑尾轴承在内河及沿海船舶上具有广阔的应用前景,是未来的研究重点和发展趋势;建议水润滑尾轴承的研究应从以下方面着手,一是从微纳米尺度研究轴承微观界面润滑机制,二是在考虑轴承参数间耦合作用的基础上对轴承进行多目标优化,三是进一步研究闭式水润滑尾轴承及密封装置材料、结构和辅助装置以及水润滑添加剂,四是研究船舶水润滑尾轴承的设计规范,建立一定范围内精度满足工程需要的轴承设计计算经验公式,以简化轴承设计程序。     

水润滑橡胶轴承设计研究

对水润滑橡胶轴承及其润滑机理和工作特点进行了简单介绍，提出了水润滑橡胶轴承的设计及在设计中需注意的问题，提供了水润滑橡胶轴承的设计比压计算公式及确定轴承间隙的方法。     

屏蔽式核主泵水润滑可倾瓦推力轴承推力盘的离心效应

屏蔽式核主泵避免了动密封问题,同时主泵中水润滑可倾瓦推力轴承有着尺寸大、推力盘转动惯量高、离心效应明显的特点。针对主泵中推力盘的结构特点及工况条件,基于有限元分析方法,建立考虑推力盘离心变形的可倾瓦推力轴承多场耦合计算模型。基于推力盘变形独立性探索了推力盘装配结构中两个关键间隙的设计参数:内轮毂端面与端面板直接接触,外套环与端面板之间留有间隙,屏蔽套与外套环之间应至少预留1.74 mm的间隙;探讨了推力盘装配结构对离心变形的影响:低转速下可倾瓦轴承可通过瓦块倾斜补偿推力盘变形,转速大于3600 r/min时推力盘变形迅速增大,极大增加润滑失效可能性;分析计算了不同结构尺寸下离心变形对推力轴承工作性能的影响:飞轮内轮毂凸沿外径的合理尺寸范围为0.63~0.67 m。     

推力瓦热瞬态变形机理及抑制方法研究

针对核主泵水润滑推力轴承在事故工况下的热瞬态过程,建立了热固耦合瞬态有限元分析模型。基于所建立模型,分析了常见两层和三层结构推力瓦热瞬态过程瓦面变形,重点分析了三层结构推力瓦隔热层厚度对瓦面变形的影响。随后,进一步探索了遏制瓦面凹变形的方法,阐明了热瞬态过程中瓦面温度场分布不均是产生瓦面凹变形的主因。进一步提出一种新型包边式推力瓦,并仿真验证其能够有效降低热瞬态过程瓦面凹变形,为核主泵水润滑推力轴承的推力瓦设计提供了新思路。     

气浮推力轴承支撑平台平衡机制及静特性分析

为消除或者减弱重力的影响,提出一类气浮推力轴承支撑平台方案,包括供气系统、控制系统、推力轴承、支撑平台,该平台通过调整推力轴承与平台之间间隙的气膜厚度可消减重力效应。构建该类气体推力轴承支撑方案的气体动力润滑耦合模型,包括气体分布与流速模型、压力分布与流量模型、可压缩气体的雷诺方程和气体压力与载荷关系。数值求解上述耦合模型,获得气体黏度系数、速度、平台载荷与轴承性能参数之间的关系。结果表明:在典型工况条件下,动力黏度系数越大,最小气膜厚度、流量和功耗随之增大;最小气膜厚度、流量和功耗也随速度的增大而增加;平台载荷的增加会导致气膜厚度和流量的降低。     

复合材料水润滑艉轴承结构设计研究

基于ANSYS CFX流固耦合数值计算方法,对水润滑复合材料艉轴承的润滑性能及结构设计开展研究,阐述了不同水槽结构、间隙比、长径比、直径等对轴承承载力以及水膜压力、轴承变形量、最小水膜厚度、轴承摩擦因数的影响规律。并利用水润滑轴承试验台研究了不同水槽结构对轴承启动摩擦转矩、转变速度以及摩擦因数的影响。研究表明,轴承摩擦因数、水膜最大压强、轴承最大变形随水槽数增多而增大;轴承承载力、最小水膜厚度随间隙比增大而减小,随长径比增大而增大。总结了直径为100~500 mm、长径比为2~3、间隙比为0.1%~0.2%的水润滑艉轴承承载力的变化规律,为水润滑艉轴承设计提供一定的理论依据。     

具备温度感知的船用智能水润滑尾轴承设计及性能验证

提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4 ℃/min、末期升温速度为0~0.01 ℃/min、平稳运行时温度为29~33 ℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4 ℃/min、0.03~0.25 ℃/min、36~45 ℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。     

立式水润滑可倾瓦轴承-转子试验台设计*

第三代压水堆核电站中广泛采用的立式水润滑轴承技术是制约我国核电发展的关键点之一,因此建立立式轴承试验台进行相关试验有重要的工程价值。提出一种包含加载激励约束系统、供水密封系统、测量系统的立式水润滑可倾瓦轴承试验台设计方案;通过比较卧式轴承试验台和立式轴承试验台在加载时对于轴承约束的不同,给出适合立式轴承试验台的浮动轴承约束机构方案;按照相似准则对AP1000核主泵立式水润滑可倾瓦轴承进行缩比设计,在满足Summerfeld数、宽径比和间隙比要求的条件下,设计出适合试验研究的轴承试件。试验结果显示：研制的立式四瓦可倾瓦水润滑轴承试验台,能够实现试验轴承在不同转速和加载、激励工况下瓦面温度、供水压力、静载荷、水膜脉动压力、转轴涡动等的测量,运转状态稳定,可以满足立式水润滑可倾瓦轴承动静特性的研究要求。     

水润滑橡胶轴承设计参数的探讨与设计实例

考虑了水润滑橡胶轴承的润滑机理和磨损情况,对该轴承设计参数的选取进行了探讨,最后介绍了水润滑橡胶轴承的设计实例。     

舰船水润滑橡胶尾轴承的结构设计

合理设计船舶尾管水润滑橡胶轴承的结构可以有效提高轴承摩擦学性能、承载能力,减小振动、延长服役时间。分析轴承长径比、摩擦面形状、水槽形式、橡胶层的厚度和硬度等结构要素对水润滑轴承的摩擦学性能及承载能力的影响,给出船舶尾管水润滑橡胶轴承结构设计中几个主要参数确定原则,为工程应用提供理论与技术支持。     

沟槽结构对水润滑轴承润滑特性影响机制

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制，采用有限元法，通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析，从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响，得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓，并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明：沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积，沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。     

油槽设计对滑动轴承泄油量的影响

为了确保支撑部位润滑良好,往往需要在轴或轴承表面设计各种油槽,然而增加油槽会伴随着泄油量的增加,影响其他零部件的润滑。为探讨油槽结构对滑动轴承泄油量的影响,采用不同的油槽结构设计方案设计3种齿轮滑动轴承。将轴承的总泄油分为油槽泄油和间隙泄油两部分,分别采用CFD仿真计算油槽泄油量,采用一维仿真计算间隙泄油量。基于某款轻型柴油机润滑系统的仿真试验,验证了计算方法的有效性。结果表明：无油槽的滑动轴承总泄油量最少,仅增加轴向油槽,轴承的总泄油量略有增加,同时增加轴向和周向油槽,轴承的总泄油量显著增加。对于润滑油总流量较低的轻型发动机,应合理设计滑动轴承的油槽结构,避免因泄油过多导致的润滑油压力不足问题。     

石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损的量化研究

针对极端工况下石墨水润滑动压推力轴承的起飞转速及磨损难以量化的问题,利用核主泵半尺寸轴承对量化方法展开研究.建立了石墨水润滑可倾瓦推力轴承模型,采用摩擦副粗糙度作为衡量指标计算了理论起飞转速,并与起飞转速台架试验结果进行了对比;使用质量磨损率作为衡量磨损量化标准,进行了小试样试验和启停台架试验,二者结合对石墨不锈钢摩擦...     

碟簧支承高速圆瓦推力轴承性能分析及标高误差影响研究

针对立式干气密封氦气压缩机轴系用高速圆瓦推力轴承承载性能问题,建立碟形弹簧支承推力轴承的润滑性能计算模型和搅拌功耗计算公式,分析圆形瓦推力轴承随转速、载荷的性能变化规律及标高误差对轴承润滑性能和支承碟形弹簧性能的影响。研究表明：轴承搅拌功耗与摩擦功耗的比值随转速和载荷的增大分别增大和减小,最高转速下搅拌功耗是摩擦功耗的两倍以上;弹性自适应调节技术可以有效改善瓦块标高误差对轴承承载平面度的影响,但各瓦标高误差越大,各瓦润滑性能及碟形弹簧积累的变形能差异也越大。因此,对于高速立式转子系统,推力轴承设计必须考虑搅拌功耗对轴承温升的影响,同时需要进一步研究标高误差对转子高速稳定性的影响。     

内燃机径向滑动轴承润滑特性及影响因素研究

本文通过对内燃机径向滑动轴承润滑特性及影响因素研究现状进行分析,并在流体动力学相关理论基础上,运用雷诺方程、雷诺边界条件等构建内燃机径向滑动轴承润滑计算模型,并通过仿真实验进行内燃机径向滑动轴承润滑特性及影响因素分析,为未来内燃机径向滑动轴承设计及工作提供了参考。