高速輕載滑動軸承溫升特性分析.pdf

1、當旋轉機械工作時，潤滑油流入到軸頸與軸瓦之間，起到潤滑作用，將兩者的表面分離開，防止壁面直接碰摩，由于軸頸旋轉作用，在軸瓦與軸頸最小油膜間隙處產生動壓效應，潤滑油由于與軸頸摩擦產生熱量，再加上潤滑油的粘性耗散也生成熱量，軸承內的溫度將會升高，若軸承內溫度過高將直接影響到軸承腔內的潤滑油流量以及軸承的承載能力，嚴重時可能會造成系統(tǒng)不能正常運行，因此，如何防止軸承內溫升過高已經成為重要的研究課題。本文以三維滑動軸承流場計算以及軸承內氣穴計算

2、為理論基礎，主要對軸承長度變化、半徑間隙變化以及在軸承上下軸瓦開油槽對軸承溫升的影響進行了探討，并在溫度場穩(wěn)態(tài)求解的基礎上，計算了與本文工作轉速同頻下的軸承動態(tài)特性系數(shù)。本文具體的研究內容以及結果如下：
　　首先通過對流場計算的基本方程進行離散化處理，結合氣穴計算方程，得到本文分析軸承溫升的理論基礎，建立文章研究所用到的滑動軸承三維計算模型，利用CFX軟件計算軸承的油膜壓力值、油膜溫度值以及氣相體積分數(shù)值，對網(wǎng)格無關性進行了驗證，

3、并且通過文獻中的試驗結果與采用本文分析方法的計算結果進行了對比，確定本文分析軸承溫升時所用方法的準確性。
　　然后分析了在不同氣穴壓力下對軸承內氣穴分布的影響以及對軸承溫升的影響，當氣穴壓力逐漸增大的過程中，產生氣穴的區(qū)域在逐步增大，最大氣相體積分數(shù)值也是逐漸增大，而軸承內油膜溫度分布區(qū)域基本不變，最高油膜溫度值變化不大，最大油膜壓力值有所減??；同時分析了隨著軸承長度變化、軸承半徑間隙變化對軸承溫升的影響規(guī)律，計算結果表明，隨著軸

4、承長度的增加和半徑間隙的增大，軸承內最高油膜溫度值、最大油膜壓力值均是降低的，軸承內最大氣相體積分數(shù)值是增大的。
　　其次分析了當軸頸偏心率一定的情況下，油槽結構對軸承溫升產生影響。首先對比無油槽和上下軸瓦均開油槽的計算結果，驗證了軸承內開油槽對于控制軸承溫升的重要性。然后分別分析了上軸瓦油槽角度、寬度變化和下軸瓦油槽角度、寬度變化對軸承溫升影響的原因，其次分析了改變下軸瓦油槽深度對軸承溫升的影響。由計算結果可知，隨著上軸瓦油槽角

5、度在45°～180°變化時，軸承內最高油膜溫度值變化不大，軸承內最大油膜壓力值增大了約16％，當上軸瓦油槽角度為0°～135°變化時，最大氣相體積分數(shù)值均在0.99左右，而當油槽角度為180°時，最大氣相體積分數(shù)值降低為0.8左右；隨著上軸瓦油槽寬度在15mm~20mm變化時，軸承內油膜溫度逐漸下降，最高油膜溫度值降低約4%，最大油膜壓力值增大了約14%，最大氣相體積分數(shù)值減小了約13%；隨著下軸瓦油槽角度在45°～180°變化時，最高

6、油膜溫度值減小約3%，承載區(qū)內開油槽使得油膜厚度增大，油膜壓力分布形狀改變，最大油膜壓力值減小約65%，當下軸瓦油槽角度為0°～135°，軸承內產生氣穴的區(qū)域基本相同，當油槽角度為180°時，產生氣穴的區(qū)域有所減少，最大氣相體積分數(shù)也略有降低；隨著下軸瓦油槽寬度在15mm～20mm變化時，軸承內最高油膜溫度值變化不大，軸承內最大油膜壓力值降低約2%，最大氣相體積分數(shù)值均在0.8左右；當下軸瓦油槽深度在0.1mm～2mm變化時，軸承內最大

7、油膜壓力值、最高油膜溫度值以及最大氣相體積分數(shù)值都是逐漸降低的。
　　接著對下軸瓦油槽寬度的變化使得軸頸偏心率發(fā)生變化時對軸承溫升的影響進行了分析。隨著下軸瓦油槽寬度在15mm～20mm增大時，軸頸偏心率也隨之增大，軸承內最高油膜溫度值增大了約0.7%；軸承內最大油膜壓力值增大了約13%；最大氣相體積分數(shù)值增大了約5%。
　　最后在基于考慮氣穴效應和溫度場的穩(wěn)態(tài)求解的基礎上，利用簡諧激勵原理和CFD動網(wǎng)格技術求解了與本文工作