汽輪機可傾瓦軸承油膜特性研究綜述

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1、汽輪機可傾瓦軸承油膜特性研究綜述【摘要】本文介紹了國內(nèi)外研究者對于滑動軸承所做的研究工作，以及現(xiàn)在對于汽輪機可傾瓦滑動軸承數(shù)值分析的一些空白，給出了對于用數(shù)值模擬研究汽輪機可傾瓦滑動軸承油膜的建議?！娟P(guān)鍵詞】汽輪機；可傾瓦；滑動軸承；數(shù)值模擬【Abstract】Thispaperintroducesthestudiesconductedbyresearchersfromthedomesticandforeignfortheslidingbearingandthegapsofnumericalanalysisforthesteamturbinetiltings

2、lidingbearing，whichgivesadvicesofresearchingsteamturbinetiltingtileslidingbearingoilfilmusingthenumericalsimulation.【Keywords】Steamturbine；Tiltingtile；Slidingbearing；Thenumericalsimulation0前言11滑動軸承有軸頸和軸瓦組成，相比滾動軸承來說，其生產(chǎn)成本低、工藝簡單、可以反復(fù)使用。液體在楔形空間內(nèi)流動時會產(chǎn)生很強的壓力，滑動軸承就是利用這個原理工作的。軸頸的旋轉(zhuǎn)帶動油液一起旋

3、轉(zhuǎn)，隨著旋轉(zhuǎn)方向，油液流入由軸頸和軸瓦組成的楔形空間內(nèi)，進而使軸頸在一個相對穩(wěn)定的位置旋轉(zhuǎn)，同時軸頸與軸瓦之間形成了一層薄薄的油膜[1]?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)有許多種，但是其形狀大致經(jīng)歷了圓形軸瓦、橢圓軸瓦、可傾瓦軸瓦，不同軸瓦油的膜特性不同。汽輪機運行時經(jīng)常發(fā)生油膜失穩(wěn)，引發(fā)了人們對軸瓦的研究，油膜在圓形軸瓦中運行時會形成一個高壓區(qū)和一個空穴區(qū)，且軸系振動較大。而橢圓軸瓦因為其特有的橢圓度，軸系振動有所改善?？蓛A瓦滑動軸承的發(fā)明對于軸系潤滑來說具有劃時代的意義，其瓦塊隨著軸頸位置不斷調(diào)整，不僅保證了油膜的穩(wěn)定性，同時也使軸承具有更大的承載力[2]。對于可傾瓦滑動

4、軸承的研究，大多數(shù)研究者使用Reynolds方程計算單個瓦塊，然后再進行疊加，這樣計算的結(jié)果與實際油膜特性有較大偏差。因為他們忽略很多因素，例如軸瓦間隙的影響。計算流體力學被近期的許多研究者使用，但是對于整個可傾瓦滑動軸承油楔的研究還很少見，還沒有合理的得出可傾瓦滑動軸承的油膜特性以及在外界因素影響下油膜特性的變化?；跀?shù)值模擬方法可以揭示這些特性。本文總結(jié)了可傾瓦滑動軸承的研究概況與研究方法，并對汽輪機可傾瓦滑動軸承的數(shù)值分析給出了建議。1可傾瓦滑動軸承的研究概況1.1國外研究概況11對可傾瓦滑動軸承的研究，國外開始的比較早，特別近些年發(fā)展很快。Yang[

5、3]通過試驗研究了汽輪機可傾瓦滑動軸承軸瓦疲勞破壞對軸瓦振動的影響，作者提出了槽式軸瓦對軸瓦進行了改進，并驗證了改進后的可傾瓦軸承軸瓦性能顯著提高。但是作者僅僅分析了軸瓦性能，沒有對油楔中油膜進行分析；MatthewCha[4]等利用數(shù)值模擬方法對雷諾方法進行有限元求解，分析了支點對可傾瓦滑動軸承非線性油膜力的影響，得出了油膜厚度與油膜壓力的關(guān)系。但是對于可傾瓦軸承其他因素的影響，作者沒有進行分析。Kyung-BoBang[5]等通過實驗研究了傳統(tǒng)六瓦可傾瓦軸承油膜溫度與功率損耗之間的關(guān)系，作者通過改變可傾瓦軸承軸頸轉(zhuǎn)速、軸承載荷和潤滑油進口速度的大小，得出

6、了這三者分別對軸承功率損耗的影響大小。但是，作者沒能給出其他可傾瓦功率損耗與軸瓦溫度11的關(guān)系。White和Chan[6]研究了軸頸振動頻率與動力特性的關(guān)系，得出動力特性的頻率與支點偏置度和負荷成反比，但是計算僅限于Sommerfeld數(shù)范圍內(nèi)，導(dǎo)致結(jié)論使用的局限性；S.Wen等[7]用含有Newton-Raphson方法的數(shù)值計算方法對靜態(tài)可傾瓦滑動軸承TEHD性能進行研究，發(fā)現(xiàn)這種方法比單個瓦塊疊加收斂速度快。但是，作者沒能很好的考慮瓦塊與瓦塊之間的間隙，還有潤滑油溫升等問題；A.M.EI-Butch等[8]用TEHD模型研究了軸線偏斜對油膜厚度的影響，

7、發(fā)現(xiàn)軸線偏斜對油膜產(chǎn)生的影響可以用瓦塊的塑性變形進行中和。但是可傾瓦滑動軸承瓦塊有點支撐和線支撐，而對于點支撐的瓦塊作者未進行分析，并且求解時忽略較多其他因素的影響；D.c.zachariadisl[9]通過求解Reynolds方程，研究軸向楔形與角偏斜的關(guān)系，得出油膜剛度與阻尼系數(shù)在很大程度上受角偏斜的影響。但是作者的研究僅限于處于靜態(tài)平衡時的油楔，而旋轉(zhuǎn)機械的滑動軸承油楔是在軸頸旋轉(zhuǎn)時才能形成的，故作者沒能考慮動態(tài)油楔的角偏斜現(xiàn)象，這與實際情況誤差較大。1.2國內(nèi)研究概況隨著國內(nèi)工業(yè)化進程的快速發(fā)展，國內(nèi)動壓滑動軸承在很多方面也取得了不小成就。11朱均等

8、[10-11]利用一種類似于有限元法的計算方法，研究