可倾瓦滑动轴承轴瓦变形数值分析

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1、可倾瓦滑动轴承轴瓦变形数值分析【摘要】本文基于ansys有限元分析软件，对三种可倾瓦滑动轴承进行流固耦合分析，得出了油膜压力分布、轴瓦应力分布和轴瓦变形三者之间的关系：油膜压力分布决定了轴瓦的应力分布，从而影响了轴瓦形变分布。通过对比发现，三瓦可倾瓦滑动轴承和四瓦可倾瓦滑动轴承的油膜承载能力相当，而四瓦可倾瓦滑动轴承轴瓦应力分布较均匀，并且轴瓦形变量在汽轮机轴承正常运行许应形变内，所以四瓦可倾瓦滑动轴承更适用于汽轮机这样的重载高速旋转机械。【关键词】数值模拟；汽轮机；滑动轴承；轴瓦变形TheNumericalAnalysisofTiltingTileSlidingBearingD

2、eformationJIYing-ming（DatangChangchunThermalPowerCo.，Ltd.，ChangchunJilin130000，China）【Abstract】Inthispaper，basedontheansysfiniteelementanalysissoftware，thethreekindsoftiltingslidingbearingwasanalyzedbyfluid-solidcouplinganalysis，therelationshipofheoilfilmpressuredistribution，thebearingstressd

3、istributionanddeformationofbearingbushisobtained：Theoil8filmpressuredistributiondeterminesthestressdistributionofthebearing，whichaffectthebearingshelldeformationdistribution.Bycontrast，threeslidingbearingandtiltingwattsfourtiltingwattsofslidingbearingoilfilmbearingcapacity，fourtiletiltingtile

4、slidingbearingstressdistributionisuniform，andbearingshellshapevariableswithinthenormaloperationofthesteamturbinebearingpermittedshoulddeformation，sofourtiletiltingtileslidingbearingismoresuitableforsteamturbinesuchoverloadedhigh-speedrotatingmachinery.【Keywords】NumericalSimulation；SteamTurbin

5、e；SlidingBearing；BearingShellDeformation0引言可倾瓦滑动轴承由于其轴瓦可以自由摆动而具有良好的稳定性而被广泛应用于汽轮机等大型高速旋转机械。2010年，吕延军等[1]对Reynolds方程进行修正时使用了变分约束原理，通过计算修正后Reynolds方程来研究瓦块的非线性油膜力。使用了八节点等参有限元法研究了单瓦块油膜力，通过叠加得到了整周油膜压力。通过计算Poincar8映射和Runge-Kutta方法，研究了轴瓦支点对刚性转子系统的不平衡响应的影响。但是，对于轴承性能的研究仅限于单个瓦块的计算，叠加结果与实际值有一定误差。2012年，纪峰

6、等[2]研究了实际生产中汽轮机可倾瓦轴承，在进行动态特性的模型计算时忽略了瓦块变形，进而得出在研究可倾瓦轴承动特性时应该考虑瓦块变形，而不应该考虑瓦块的摆动频率是否与转子转动频率相同。国内外对于可倾瓦径向滑动轴承的研究在轴承性能与理论方法上取得很大进展，对于轴承的设计优化起到很大作用。大多采用理论计算单个瓦块，再整周叠加，这样导致结果和实际值有一定误差。在数值模拟方面国内研究较少，并且对于油膜特性的数值分析也不成熟。本文基于ANSYS数值模拟分析了三、四、五瓦可倾瓦滑动轴承瓦块受油膜力的变形。1数学模型根据流体单元流体质量的增加率，可以推导出如公式（1）所示的粘性流体连续性方程：

7、（1）式中ρ――流体密度；t――时间；u、v、w――速度；在流体单元中，假如润滑油的粘性力与温度变化无关，不可压缩粘性流体的N-S方程可以用式（2）表示：（2）8而根据热力学第一定律的推导，润滑油运动的能量方程可以用式（3）表示如下：（3）式中：k为傅里叶定律中的传热系数，Φ为耗散系数，表示粘性应力所作的功率Φ=τijsij。对于可倾瓦滑动轴承，润滑油在油楔中流动时流量是连续的，由此可以简化N-S方程如式（4）所示：（4）式中：Vx、Vy、Vz分别是润滑油沿x、y、z的分速度；ρ