基于Newton-Raphson迭代的动压气体止推箔片轴承特性研究.pdf

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1、第５９卷第２期汽轮机技术Ｖｏｌ．５９Ｎｏ．２２０１７年４月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１７基于Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代的动压气体止推箔片轴承特性研究１１１２闫佳佳，刘占生，王铮，高佳颖（１哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨１５０００１；２哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨１５００４６）摘要：以波箔型气体止推箔片轴承为研究对象，给出一种快速收敛的静特性数值求解方法，结合Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法和有限差分法，耦合求解Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程和润滑膜厚度方程，研究气体止推箔片轴承的静态性能，

2、分析结构参数对气体止推箔片轴承轴向承载力、黏性摩擦力矩的影响规律。建立转子止推盘倾斜的润滑膜厚度方程，求解获得轴承压力分布规律，分析转子止推盘倾斜对气体止推箔片轴承静态性能的影响。结果表明：采用基于Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代的数值求解方法收敛速度较快；气体止推箔片轴承的轴向承载力和黏性摩擦力矩均随箔片变形刚度的增大而增大；止推盘倾斜时气体止推箔片轴承的静态性能增大，且倾斜角度越大静态特性结果也越大。关键词：气体止推箔片轴承；Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代；轴向承载力；黏性摩擦力矩；润滑膜厚度；止推盘倾斜分类号：ＴＨ

3、１３３．３７文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１７）０２-０１１６-０５ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡａｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＧａｓＦｏｉｌＴｈｒｕｓｔＢｅａｒｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＮｅｗｔｏｎ-ＲａｐｈｓｏｎＩｔｅｒａｔｉｖｅＭｅｔｈｏｄ１１１２ＹＡＮＪｉａ-ｊｉａ，ＬＩＵＺｈａｎ-ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ，ＧＡＯＪｉａ-ｙｉｎｇ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈ

4、ｉｎａ；２ＨａｒｂｉｎＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４６，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｕｍｐｔｙｐｅｇａｓｆｏｉｌｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇ，ａｆａｓｔｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｃｏｕｐｌｅｄＲｅｙｎｏｌｄｓａｎｄｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｕｓｉｎｇＮｅｗｔｏｎ-Ｒａｐｈｓｏｎｉｔｅｒａｔｉｖ

5、ｅＭｅｔｈｏｄａｎｄＦｉｎｉｔｅＤｅｆｅｒｅｎｃｅＭｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓｆｏｉｌｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎａｘｉａｌｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｖｉｓｃｏｕｓｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｔｏｒｑｕｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｑｕａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｉｌｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｕｓｔ

6、ｄｉｓｋ，ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｉｌｔｉｎｇａｎｇｌｅｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｔ＇ｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔｑｕｉｃｋｌｙｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｗｉｔｈＮｅｗｔｏｎ-ＲａｐｈｓｏｎｉｔｅｒａｔｉｖｅＭｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅａｘｉａｌｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｔｏｒｑｕｅｏｆｇａｓｆｏｉｌｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｉｎｃｒｅａ

7、ｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｆｏｉｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ｔｈｅｇａｓｆｏｉｌｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｌａｒｇｅｔｉｌｔａｎｇｌｅｈａｓｈｉｇｈｅｒｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｈａｎｔｈａｔｗｉｔｈｓｍａｌｌｔｉｌｔａｎｇｌｅｏｒｎｏｔｉｌｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Keywords：gasfoilthrustbearing；Newton-RaphsoniterativeMethod；axialloadcapacity；viscousfrictionaltorque；

8、lubricatingfilmthickness；tiltingconditionofthethrustdisk在理论分析方面，国内外已经对轴向止推箔片轴承进行０前言了许多研究工作。１９７３年，Ｊ．Ａ．Ｗａｌｏｗｉｔ和Ｓ．Ｆ．Ｍｕｒｒａｙ等［２］人在忽略波与波之间的相互作用以及波箔片与轴承座、平弹性箔片