滑動(dòng)軸承油膜力近似解析模型研究及軸系動(dòng)力穩(wěn)定性分析.pdf

1、對(duì)于滑動(dòng)軸承支撐的現(xiàn)代大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械,隨著其運(yùn)行和設(shè)計(jì)參數(shù)向大功率、高參數(shù)方向發(fā)展,其核心部件轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性越來(lái)越突出。而滑動(dòng)軸承的油膜力模型是對(duì)軸系進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)特性分析的關(guān)鍵和基礎(chǔ),其準(zhǔn)確性和可靠性直接關(guān)系到軸系動(dòng)力學(xué)特性的正確性。本文分別提出了全圓瓦、兩油槽橢圓瓦和四瓦塊可傾瓦滑動(dòng)軸承的有限長(zhǎng)軸承油膜力近似解析模型,并理論和實(shí)驗(yàn)研究了這三種型式軸承支撐下軸系的非線性動(dòng)力學(xué)特性。主要研究如下:
　　(1)針對(duì)

2、全圓徑向滑動(dòng)軸承,基于周向動(dòng)態(tài)π油膜邊界條件,提出利用分離變量法對(duì)Reynolds方程進(jìn)行求解,以獲得全圓瓦軸承油膜壓力分布近似解析模型,進(jìn)而對(duì)油膜域內(nèi)壓力進(jìn)行積分得到有限長(zhǎng)全圓瓦滑動(dòng)軸承油膜力表達(dá)式。對(duì)比分析本文模型與長(zhǎng)軸承、短軸承、有限差分法模型,結(jié)果表明本文模型能夠在較寬長(zhǎng)徑比范圍能更精確地描述圓瓦軸承油膜特性。利用本文模型對(duì)剛性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析,仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文模型的有效性和高效性。
　　(2)在全圓滑動(dòng)

3、軸承油膜力研究基礎(chǔ)上,根據(jù)兩油槽橢圓瓦軸承油膜邊界條件,建立了有限長(zhǎng)橢圓瓦軸承油膜力近似解析模型。通過(guò)與有限差分法模型、長(zhǎng)軸承模型、短軸承模型對(duì)比,結(jié)果表明:本文提出的橢圓瓦油膜力模型具有較廣適應(yīng)性和較高計(jì)算精度的特點(diǎn)?；谒岢龅哪Ｐ?利用Runge-Kutta法分析了剛性轉(zhuǎn)子-橢圓瓦軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,仿真結(jié)果表明,該模型能夠較好描述橢圓瓦軸承油膜動(dòng)力特性。
　　(3)通過(guò)研究可傾瓦軸承瓦塊擺動(dòng)幾何關(guān)系,基于分離變量法建立了

4、有限長(zhǎng)軸承油膜壓力模型及瓦塊力矩平衡方程,進(jìn)而獲得了瓦塊擺角與軸承參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。最后以瓦塊包角為80°、支點(diǎn)偏移量為0.5的四瓦塊可傾瓦軸承為研究對(duì)象,計(jì)算分析其瓦塊的擺動(dòng)特性。理論推導(dǎo)表明,瓦塊靜平衡擺角只與瓦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸頸相對(duì)瓦塊偏心率,間隙比有關(guān),而與軸頸轉(zhuǎn)速、油膜粘度等無(wú)關(guān)。數(shù)值仿真結(jié)果表明,當(dāng)瓦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí),瓦塊擺角隨原始偏心率增大呈先增大后減小趨勢(shì),而隨軸承間隙比增大呈線性增加趨勢(shì)。研究結(jié)果為建立工程實(shí)用的可傾瓦

5、軸承非線性油膜力模型提供了理論依據(jù)。
　　(4)對(duì)可傾瓦單瓦塊油膜動(dòng)力特性進(jìn)行分析,建立了局部坐標(biāo)下單瓦油膜力模型,分析了局部坐標(biāo)與全局坐標(biāo)關(guān)系,進(jìn)而建立了四瓦可傾瓦滑動(dòng)軸承非線性油膜力模型。通過(guò)對(duì)油膜壓力分布分析,以及將本文模型與有限差分法模型進(jìn)行對(duì)比,并分析四瓦可傾瓦滑動(dòng)軸承支撐下剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性,驗(yàn)證了本文模型的正確性和可靠性。
　　(5)建立了600MW汽輪機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子模化實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型,并基于本文提出的兩油

6、槽圓瓦、橢圓瓦和四瓦可傾瓦滑動(dòng)軸承非線性油膜力模型,分別研究了三種型式軸承支撐下的軸系的響應(yīng)特性和穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)不同油膜力支撐下實(shí)際軸系非線性動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算分析,驗(yàn)證了本文提出的油膜力在分析軸系非線性動(dòng)力學(xué)特性時(shí)的高效性和可靠性。
　　(6)基于600MW汽輪機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子模化實(shí)驗(yàn)臺(tái),分別對(duì)兩油槽圓柱瓦、兩油槽橢圓瓦、四瓦可傾瓦滑動(dòng)軸承支撐下軸系的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行細(xì)致的實(shí)驗(yàn)研究,給出了油膜渦動(dòng)和油膜振蕩發(fā)生和消失規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明