推力轴承是大型立式水泵机组的重要部件,起着承受机组轴向力、支撑轴正常转动的关键作用,对机组运行的安全性、稳定性及可靠性有着重要意义。推力轴承的动压润滑问题是典型的热、流、固三场稱合问题,本文基于ANSYS Workbench平台对泵机组电机可倾瓦推力轴承的热弹流润滑特性进行了双向三维热流固耦合分析,研究了弹性金属塑料和巴氏合金材料推力瓦推力轴承额定工况下的润滑特性,并进行了比较;探究了油冷却器参数及内壁结垢对弹性金属塑料瓦推力轴承运行性能的影响,提出了一种根据冷却水进水温度与推力瓦最高允许温度确定最小需要冷却水供水流量的方法;对刚性、弹性两种不同支撑形式的推力轴承在瓦面高度不一致时的运行状态进行了研究。主要研究成果如下:(1)本文数值计算推力轴承轴瓦温度预测准确,与实测温度差异小于1℃,两种材料推力轴承瓦面高温区均为靠近出油边及外侧的区域,与巴氏合金瓦相比,弹性金属塑料瓦瓦面高温区更加靠近出油边,瓦面最高温度高了约8.3℃,测温点温度与瓦面最高温度差异可达23℃,相同工况下巴氏合金瓦测温点温度与瓦面最高温度差仅为5.6℃。(2)热弹综合变形使弹性金属塑料瓦面呈下凹变形,而巴士合金瓦瓦面则呈上凸变形,两种推力轴承镜板面的变形均呈中间下凸,四周上翘的状态;两种轴承最小油膜厚度相当,弹性金属塑料瓦推力轴承油膜厚度分布更均匀合理,瓦面压力分布也更加均匀,最大压力比巴氏合金瓦轴承降低了约18.3%,弹性金属塑料推力轴承承载性能更优,但摩擦功耗比巴氏合金瓦轴承高了约12.44%。(3)在油冷却器冷却水进口温度已知时,可根据推力瓦最高允许温度来确定最小需要冷却水水流量,冷却水进口温度21℃时,计算得到最小需要冷却水供水流量仅为额定供水流量的20.51%;冷却水进口温度一定时,油冷却器最小需要冷却水流量随结垢厚度增加而增加,冷却水进口温度21℃时,0.1mm厚的水垢层使最小需要冷却水流量较无结垢时增加了约27.58%,0.5 mm厚的水垢层使最小需要冷却水流量较无结垢时增加了约45.73%。(4)推力瓦瓦面最高温度、瓦面最高压力均随推力载荷升高而升高,而最小油膜厚度、平均油膜厚度、油膜厚度标准差则随推力载荷升高而降低;瓦面高差5 μm时,与刚性支撑推力轴承相比,采用单瓦刚度570 N/μm碟形弹簧支撑的推力轴承性能显著提升,弹性支撑推力轴承瓦间受力不均匀度减小了10%,推力瓦最高温度降低了 0.8℃,推力瓦间温差减小了 0.97℃,最小油膜厚度增大了5.71%。