滑动轴承间隙流场温粘效应及流动特性研究

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滑动轴承是蒸汽轮机、燃气轮机及大型气体压缩机等高速重载旋转机械中支撑与固定的重要承载部件。目前高转速、大承载力下的滑动轴承因动压润滑和传递转子摩擦热量将导致轴承的温升,导致润滑油粘度等特性发生变化,直接影响轴承的性能乃至整个设备的安全稳定运行,相关方面的研究成为热点问题。本文研究了润滑油的温粘效应和滑动轴承内外壁面温度场的分布规律,并在此基础上对滑动轴承的流动特性进行数值模拟和计算,主要做了以下工作:首先搭建了润滑油粘度在线测量实验台,对流动条件下润滑油粘度随温度的变化特性进行了研究,线性处理后建立了不同流速下的温粘关系式,发现流速对温粘效应的非单调影响规律,在不同温度区间采用分段函数能更好的描述温粘效应。其次以单进油孔圆柱滑动轴承为研究对象,设计滑动轴承实验台的主轴、轴瓦并校核计算;对滑动轴承建模、划分网格并通过ANSYS Mechanical APDL建立温度场反演模型,进而在轴承间隙内流场无扰条件下,对不同转速和载荷条件对轴承内外壁面温度场分布的影响开展了研究。最后通过动压润滑理论和经典二维Reynolds方程推导出变粘度条件下的Reynolds方程,采用有限差分法对模型编程并数值分析,将反演得到的间隙油膜温度场分布与油膜粘度场耦合,进而得到油膜的压力场分布从而最终建立滑动轴承流动特性模型。与定油温条件的压力场分布对比分析发现,考虑间隙油膜变化的温度场分布将导致变化的粘度场分布,最终影响间隙油膜的压力场分布和滑动轴承承载性能,为能更全面准确的分析滑动轴承间隙流场的流动特性提供指导。
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