滑块轴承加速阶段下润滑性能的理论仿真与实验研究

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1、中北大学学位论文滑块轴承加速阶段下润滑性能的理论仿真与实验研究摘要推力轴承广泛应用于水力、船舶、航天等领域，主要用于承受来自于轴向的载荷，推力轴承工作的稳定性和可靠性直接影响着设备的正常运行。本文以楔形滑块推力轴承为主要研究对象，通过双位移传感器测量油膜厚度，分析了滑块推力轴承在加速阶段的润滑性能，并对不同的推力轴承瓦面进行了仿真模拟。通过对影响滑块轴承性能因素的研究，为推力轴承结构和瓦面形状设计提供了一定的参考意义。测量油膜厚度是研究推力轴承润滑性能的重要内容，本文采用双电涡流传感器测量油膜厚度，有效的减小了因系统振动带来的误差，并与单电涡流传感器测量结果进行对比，结果表

2、明双电涡流传感器测量数值更符合理论计算结果。通过流体动力学理论，建立无限长楔形滑块数学模型，分析了油膜厚度、摩擦系数与间隙比的关系，计算结果表明油膜厚度随着速度的增加而增大，摩擦系数的大小只与间隙比有关。利用上述测量方法，测量滑块轴承在不同转速不同载荷下油膜厚度和摩擦系数，建立收敛比与摩擦系数的关系曲线，对理论计算结果进行了验证。在轴承加速阶段，惯性力的影响不可忽略不计，在推导压力分布过程中考虑了惯性力的影响，主要从理论上分析了加速度惯性力对轴承承载力和摩擦系数的影响，并通过实验验证了滑块轴承在加速阶段油膜厚度和摩擦系数的变化情况。结果表明，加速度惯性力使轴承承载能力降低，

3、加速度越大，承载力降低的越大。在轴承加速阶段，油膜厚度并不稳定，而且总体平均值小于稳定运行阶段时的厚度，摩擦系数在加速阶段较大。最后利用三维建模软件Proe建立油膜模型，将模型导入有限元仿真软件Workbench，对其进行划分网格等前处理工作，将划分好的油膜网格模型导入Fluent进行仿真计算，输入边界条件，对不同型面的推力瓦进行了仿真模拟，通过对比发现，凸面形状推力瓦与其它形状对比更有利于油膜的稳定形成，并且承载力最大。采用Matlab对推力瓦面进行曲面拟合，并对不同曲面方程参数的瓦块进行分析对比，发现随着曲面方程参数的逐渐增大，油膜压力先增大后减小。关键字：推力轴承，承

4、载力，油膜，有限元，瓦面形状中北大学学位论文ExperimentandTheoreticalStudyontheLubricationPerformanceofSlideBearingUndertheAcceleratedPhaseAbstractThrustbearingsarewidelyusedinHydraulicandHydro-PowerEngineering,shipbuildingindustry,aerospaceandotherfields.Itismainlyusedtobeartheloadwhichisfromtheaxialdirection.I

5、nthispaper,sliderbearingwastakenastheresearchobject.Theoilfilmthicknesswasmeasuredbytwodisplacementsensors.Someslidersthrustbearinglubricationpropertieswereobtainedanddifferentthrustbearingpadsurfaceweresimulated.Basedonstudyingthefactorsofthesliderbearings,thatcanprovidecertainreferencesi

6、gnificanceforthethrustbearingstructureandsurfaceshapedesign.Measurementofoilfilmthicknessisanimportantcontentintheresearchonthelubricationperformanceofthrustbearing.Inthispaper,theoilfilmthicknesswasmeasuredbytwodisplacementsensors;thiswaycaneffectivelyreducetheerrorcausedbythevibrationoft

7、hesystem,comparedwiththesinglesensor,thetwosensorshadabetteraccordwiththetheoreticalcalculationresults.Byfluiddynamicstheory,infinitewedgeslidermathematicalmodelwasestablishedtoanalyzetherelationshipbetweenthefilmthickness,thefrictioncoefficientandthegapratio,