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高速油气润滑动压推力轴承静态特性研究

高速油气润滑动压推力轴承静态特性研究

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作者：周飞达东南大学

学位级别：硕士

油气润滑是一种以油气混合物作为润滑介质的润滑方式,具有承载力大、摩擦功耗小和工作转速范围大等优良的润滑性能,在动压滑动轴承领域应用前景广。因此,对油气润滑动压滑动轴承性能的应用研究具有显著的工程价值。然而关于油气混合物... 详细信息

油气润滑是一种以油气混合物作为润滑介质的润滑方式,具有承载力大、摩擦功耗小和工作转速范围大等优良的润滑性能,在动压滑动轴承领域应用前景广。因此,对油气润滑动压滑动轴承性能的应用研究具有显著的工程价值。然而关于油气混合物粘度特性研究的剪切速率还不够高,不能满足在大剪切速率下润滑特性计算的需求,并且有关油气润滑对轴承性能的影响还没有达成共识。本文致力于大剪切速率下油气混合物的粘度和密度特性研究,构建油气混合物粘度、密度模型。以阶梯槽和螺旋槽推力轴承为应用对象,完成高速油气润滑动压推力轴承的润滑建模研究,系统地开展了推力轴承静态特性的理论分析和试验研究。本文的工作内容如下:1)大剪切速率下油气混合物粘度、密度特性的研究研制大剪切速率下油气混合物粘度特性试验装置,试验分析油气混合物粘度与含气率、温度和剪切速率的关系,基于最小二乘原理构建了油气混合物粘度模型。结合表面张力和温度对气泡状态的影响,推导了油气混合物密度模型。2)高速油气润滑动压推力轴承润滑模型的建立基于流体动压润滑理论,考虑热效应和离心效应等因素的作用,推导了油气润滑下的雷诺方程和能量方程,结合油气混合物粘度和密度模型,建立了高速油气润滑阶梯槽和螺旋槽推力轴承润滑模型,采用数值方法对理论模型求解,获得推力轴承的静态特性。3)高速油气润滑动压推力轴承试验装置的研制测试了不同含气率和转速下阶梯槽、螺旋槽推力轴承静态特性参数,与理论结果进行比较分析,分析了含气率和转速对推力轴承静态特性的变化规律,揭示油气润滑对轴承性能影响的机理。研究结果表明:1)对比高速油气润滑推力轴承静态特性的理论计算与试验测量结果发现,本文建立的润滑理论模型可用来描述其静态性能的变化规律。2)微气泡降低了油气混合物的粘度和密度;油气润滑降低了推力轴承的静态特性,包括承载力、摩擦扭矩、出入口温差和侧泄流量;随着转速的提高与外载荷的增大,推力轴承的油膜厚度、摩擦扭矩、出入口温差和侧泄流量的下降幅度均随含气率提高而增大;3)热效应和离心效应都能降低阶梯槽和螺旋槽推力轴承的承载力;并且相比于离心效应,热效应对推力轴承的承载力影响更加突显。4)相比于阶梯槽推力轴承,螺旋槽推力轴承具有更大的承载力、摩擦扭矩和出入口温差,但是侧泄流量更小。

关键词：油气润滑阶梯槽推力轴承螺旋槽推力轴承静态特性

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