核主泵推力滑动轴承流体动力润滑分析与实验研究

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1、学校代码10530学号201230071609分类号TB42密级公开硕士学位论文核主泵推力滑动轴承流体动力润滑分析与实验研究学位申请人张植忠指导教师张高峰教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向先进制造工艺及装备二〇一五年六月六日HydrodynamicLubricationAnalysisandExperimentDevelopmentofANuclearReactorCoolantPumpThrustBearingCandidateZhangZhizhongSupervisorProf.ZhangGaofengCo

2、llegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationAdvancedmanufacturingtechnologyandequipmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune.2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加１＾标注引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。年。＾日作者签名：期：如。／月去日（Ｔ学位论文版巧使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可レッ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。玻密论文按

4、学校规定处理。’丫＾＂：曰作者签名：杂？曰期｝＾１年导师签名。日期年月＾日＼湘潭大学硕士学位论文摘要流体动压润滑轴承依靠润滑油形成一层油膜压力来实现载荷的承受，广泛应用于各大水轮机、汽轮机、水电机组等大型旋转设备中。推力滑动轴承作为整个系统内唯一能承受轴向载荷的部件，其运行状况的好坏直接影响了整个系统的性能。核主泵作为整个核电系统内的旋转部件，要求在整个核电系统突然发生事故的情况下，核主泵能由于本身惯性而发生惰转，进而使冷却剂能继续流过堆芯，带走一部分核燃料的余热，达到冷却的效果，防止核电系统的烧坏。动压推力轴

5、承流体动力润滑的研究主要是对轴承动压流体区域的温度场、压力场等的研究，因此，对核主泵推力滑动轴承的流体动力润滑研究变的至关重要。本文中研究的轴承是可倾瓦推力轴承，它是主泵的主推力轴承，用于承受整个系统上下两个方向的轴向重载。全文的主要研究内容如下：1)介绍了一种高速、重载可倾瓦推力滑动轴承，其最高转速可达1500rpm，正常运行时能承受向上的轴向载荷794KN。2)以上述轴承为研究对象，介绍了主泵轴承的整体结构、内部关键零部件的详细结构以及整体主泵轴承的工作原理；建立了可倾瓦推力滑动轴承流体动力润滑的数学模型，主要包含推力滑动

6、轴承的膜厚方程、弹性变形方程、广义雷诺方程、能量方程、润滑油粘温关系式和润滑油密温关系式，以及它们的边界条件。3)搭建了核主泵轴承试验台，进行了72小时大纲性实验，整个轴承试验台在整个运行过程中，运行平稳、正常，无大幅度波动；并测试了两主推力瓦同一位置处的温度分布、主泵轴承进出口油温、进口油流量，此几个参数为仿真的边界条件的设定提供依据，通过实测主推力瓦的温度与仿真分析得出的温度相对比，验证仿真的正确性。两主推力瓦的温度是否接近是评价此实验成功与否的关键因素之一。4）利用FLUENT软件对可倾瓦处的油膜进行三维数值仿真，仿真出

7、油膜区域的温度场、压力场变化，以及油膜的速度场，得出油膜承载力和外加载荷的大小基本吻合。并用此方法仿真出的温度来对比实验时实测出的温度是否接近，来验证此方法的正确性。对瓦块支点位置进行优化，通过改变瓦块偏支点的周向和径向位置，算出它对轴承润滑性能的影响，以此来得出最佳偏支点的位置。关键词：核主泵；滑动轴承试验台；可倾瓦；流体动力润滑；FLUENT仿真I湘潭大学硕士学位论文AbstractHydrodynamicbearingformalayerofoilfilmpressuretosupporttheloadwhenitisw

8、orking.Ithasbeenwidelyusedinvarioustypesoflargerotatingmachineryequipmentsuchassteamturbine,pump.Thrustbearingcanonlysupportaxialloadinthe