汽轮机可倾瓦轴承油膜特性研究综述

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1、汽轮机可倾瓦轴承油膜特性研究综述【摘要】本文介绍了国内外研究者对于滑动轴承所做的研究工作，以及现在对于汽轮机可倾瓦滑动轴承数值分析的一些空白，给出了对于用数值模拟研究汽轮机可倾瓦滑动轴承油膜的建议。【关键词】汽轮机；可倾瓦；滑动轴承；数值模拟【Abstract】Thispaperintroducesthestudiesconductedbyresearchersfromthedomesticandforeignfortheslidingbearingandthegapsofnumericalanalysisforthesteamturbinetiltings

2、lidingbearing，whichgivesadvicesofresearchingsteamturbinetiltingtileslidingbearingoilfilmusingthenumericalsimulation.【Keywords】Steamturbine；Tiltingtile；Slidingbearing；Thenumericalsimulation0前言11滑动轴承有轴颈和轴瓦组成，相比滚动轴承来说，其生产成本低、工艺简单、可以反复使用。液体在楔形空间内流动时会产生很强的压力，滑动轴承就是利用这个原理工作的。轴颈的旋转带动油液一起旋

3、转，随着旋转方向，油液流入由轴颈和轴瓦组成的楔形空间内，进而使轴颈在一个相对稳定的位置旋转，同时轴颈与轴瓦之间形成了一层薄薄的油膜[1]。滑动轴承的结构有许多种，但是其形状大致经历了圆形轴瓦、椭圆轴瓦、可倾瓦轴瓦，不同轴瓦油的膜特性不同。汽轮机运行时经常发生油膜失稳，引发了人们对轴瓦的研究，油膜在圆形轴瓦中运行时会形成一个高压区和一个空穴区，且轴系振动较大。而椭圆轴瓦因为其特有的椭圆度，轴系振动有所改善。可倾瓦滑动轴承的发明对于轴系润滑来说具有划时代的意义，其瓦块随着轴颈位置不断调整，不仅保证了油膜的稳定性，同时也使轴承具有更大的承载力[2]。对于可倾瓦滑动

4、轴承的研究，大多数研究者使用Reynolds方程计算单个瓦块，然后再进行叠加，这样计算的结果与实际油膜特性有较大偏差。因为他们忽略很多因素，例如轴瓦间隙的影响。计算流体力学被近期的许多研究者使用，但是对于整个可倾瓦滑动轴承油楔的研究还很少见，还没有合理的得出可倾瓦滑动轴承的油膜特性以及在外界因素影响下油膜特性的变化。基于数值模拟方法可以揭示这些特性。本文总结了可倾瓦滑动轴承的研究概况与研究方法，并对汽轮机可倾瓦滑动轴承的数值分析给出了建议。1可倾瓦滑动轴承的研究概况1.1国外研究概况11对可倾瓦滑动轴承的研究，国外开始的比较早，特别近些年发展很快。Yang[

5、3]通过试验研究了汽轮机可倾瓦滑动轴承轴瓦疲劳破坏对轴瓦振动的影响，作者提出了槽式轴瓦对轴瓦进行了改进，并验证了改进后的可倾瓦轴承轴瓦性能显著提高。但是作者仅仅分析了轴瓦性能，没有对油楔中油膜进行分析；MatthewCha[4]等利用数值模拟方法对雷诺方法进行有限元求解，分析了支点对可倾瓦滑动轴承非线性油膜力的影响，得出了油膜厚度与油膜压力的关系。但是对于可倾瓦轴承其他因素的影响，作者没有进行分析。Kyung-BoBang[5]等通过实验研究了传统六瓦可倾瓦轴承油膜温度与功率损耗之间的关系，作者通过改变可倾瓦轴承轴颈转速、轴承载荷和润滑油进口速度的大小，得出

6、了这三者分别对轴承功率损耗的影响大小。但是，作者没能给出其他可倾瓦功率损耗与轴瓦温度11的关系。White和Chan[6]研究了轴颈振动频率与动力特性的关系，得出动力特性的频率与支点偏置度和负荷成反比，但是计算仅限于Sommerfeld数范围内，导致结论使用的局限性；S.Wen等[7]用含有Newton-Raphson方法的数值计算方法对静态可倾瓦滑动轴承TEHD性能进行研究，发现这种方法比单个瓦块叠加收敛速度快。但是，作者没能很好的考虑瓦块与瓦块之间的间隙，还有润滑油温升等问题；A.M.EI-Butch等[8]用TEHD模型研究了轴线偏斜对油膜厚度的影响，

7、发现轴线偏斜对油膜产生的影响可以用瓦块的塑性变形进行中和。但是可倾瓦滑动轴承瓦块有点支撑和线支撑，而对于点支撑的瓦块作者未进行分析，并且求解时忽略较多其他因素的影响；D.c.zachariadisl[9]通过求解Reynolds方程，研究轴向楔形与角偏斜的关系，得出油膜刚度与阻尼系数在很大程度上受角偏斜的影响。但是作者的研究仅限于处于静态平衡时的油楔，而旋转机械的滑动轴承油楔是在轴颈旋转时才能形成的，故作者没能考虑动态油楔的角偏斜现象，这与实际情况误差较大。1.2国内研究概况随着国内工业化进程的快速发展，国内动压滑动轴承在很多方面也取得了不小成就。11朱均等

8、[10-11]利用一种类似于有限元法的计算方法，研究