超临界二氧化碳动静压径向可倾瓦轴承实验台设计与实验研究

针对超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力机组在启动和停止阶段气体轴承产生非常大的摩擦磨损,以及气体轴承承载力低、刚度低、阻尼小、稳定性较差等问题,设计并改进一种新型动静压S-CO_(2)润滑径向可倾瓦轴承结构。设计并搭建S-CO_(2)润滑轴承实验台,针对于实验台转子刚启动和极低转速工况,对新型S-CO_(2)润滑动静压径向轴承在静压状态下的动态特性进行实验研究,得到轴承的动态刚度和动态阻尼,并分析静压对轴承动态性能的影响。实验结果表明,设计的S-CO_(2)动静压径向可倾瓦轴承在启停阶段,在轴瓦与轴颈之间产生了足够的静压压力,可将二者完全分隔开,从而能减少启停阶段的摩擦磨损;随着静压压力的增大,轴承X、Y方向上的整体刚度、主阻尼都增大,且2个方向的主刚度系数差别不大,而交叉刚度和交叉阻尼都接近于0。研究结果为进一步揭示S-CO_(2)润滑径向轴承动压状态特性提供参考。

气穴现象对动静压浮环径向轴承压力场的影响研究

由Navier-Stokes方程得出计入惯性项的变密度、变粘度的深浅腔动静压浮环径向轴承的内、外油膜无量纲非定常Reynolds方程,给出深腔压力边界条件和流量边界条件,对不同偏心率下不同含气率的内、外油膜压力场进行了分析。计算表明,深腔气穴使动静压浮环径向轴承的内、外油膜的压力峰值下降,在小偏心率下影响较为明显,对内油膜压力峰值的影响大于外油膜。

内外膜独立供油径向浮环动静压轴承静特性优化分析

动静压浮环轴承在高速、超高速旋转机械中的应用非常广泛,轴承的摩擦功耗是制约转子性能的突出因素。本文利用有限元法和复合形法对内外膜独立供油的径向浮环动静压轴承静态性能进行了优化分析,在保证浮环平衡的基础上,以单位承载力下摩擦功耗最小作为优化目标,对供油压力和轴承重要结构参数进行了优化,得到了供油压力、浅腔深度等重要设计参数的最优值,优化结果对于降低高速轴承的摩擦功耗和温升具有重要意义,同时对浮环轴承的结构参数设计有较大的参考价值。

基于混合均质模型的气液两相流润滑动静压轴承性能分析

依据所建立的从全液体状态经混和介质状态,直至全气体状态的连续汽化流体属性模型,联合广义雷诺方程及全能量方程,从理论上对处在连续变化低温介质条件下的径向动静压轴承的静动特性进行研究。研究结果表明,由于两相流条件下的流体压缩性发生了极大变化,因而使得处在该条件下的轴承性能不再满足全液体或全气体介质润滑下的轴承性能规律。

有限元与优化在联合轴承求解中的运用

有限元素法以其独有的优点在流体润滑求解中得到广泛的运用 ,但在径向推力联合动静压浮环轴承 (以下简称联合轴承 )特性求解时 ,常面临迭代收敛速度相当缓慢的问题。本文给出了一种新的求解方法 ,即求解过程中综合运用有限单元法与优化方法 ,以加快收敛速度 。