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推静抽氰,研晃。
华末化工学院学报..
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~ 推力轴承润滑计算中的若干问题
生垫: 塑竖垒卜。
机械工程系
提要: 对推力轴承的: 维弹性一热一流体动压分析中的能量方程的边界备件
和解法、热油转秽、瓦块弹性变形和确定瓦块平衡位置等问题进行讨论, 得
到可供工程使用的计算方法和结果, 与国外基于大量试验而得到的权威性结果
十分吻合。
关键词:润滑理论; 计算力学。雷诺方程; 能量方程瓦块变形热油转
韩————
中图分类号: .; .
推力轴承的润滑计算已有很多研究, 然而计算结果不能与试验数据相一致。国际上著名
推力轴承公司提供的数据资料还是基于大量试验数据回归而得到的。其原团, 有的是模
型引起的例如等温模型无法得到中心支承推力轴承的特性参数, 有的则是在边界条件、求
解方法等方面存在种种问题, 因而无法得到和试验一致的结果尤其是工程应用申极重要的
瓦面最大温升和试验结果的差异更为显著。本工作的主要目的是建立台理的模型、方程和计
算方法,用计算力学的方法来代替耗资巨大的试验, 为工程应用提供可靠的特性参数。结果
表明, 本文的数值结果和文献,有极好的一致性。
基本方程
扇形点支承可倾瓦推力轴承的无量纲膜厚
方程可表示为参见图:
一而—一日一
日,一,
其中: /, , /
/,,, 瓦变形/ , 为
支点处膜厚,:为瓦块外半径。
确切地说, 油膜温度是三维分布的, 因
而粘度也是三维场。然而不仅三维分布计算田推力瓦块
费机时, 而且瓦底、推力盘、油槽等处的温度边界条件很难确定, 故在计人瓦变形、热油转
移等因素时, 往往取膜厚方向平均温度而作为二维场, 这样油膜压力场满足以下无量纲雷
诺方程:
车支部分结合上洋市点科研攻关项日
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专等一等等:署㈩
其中: /, , ,为参考点温度。
当认为由输运过程带走主要热量, 从而忽略在瓦面方向的热传导, 并简化假定瓦块温度
在厚度方向呈线性分布, 这样考虑对流传热、粘性耗散热量及瓦块传导诸因素下, 二维无量
纲能量方程可表达为:
。一器口。鲁一,普;钾,、等,、等,】㈩
孚一等一等等㈩
其中: /, /把;, /为瓦底温度。
无量纲温一粘关系为:
: 或,
上述方程定义域为瓦块: ∈/,,日∈,日,,和分别为瓦块内外半径。在正常
结构及运行参数下,推力瓦不发生油膜破裂, 否则可参照文献确定其破裂边界。
方程为椭圆型方程, 在完整油膜下的定解条件为:
: 在油膜边界:,/:;日,日
而方程当考虑、均为和的函数, 刚为一阶拟线性双曲型方程。而考虑到在求
解方程组一时用迭代过程, 则式中的,和仅为坐标变量,日的函数, 即为一
阶线性变系数双曲型方程, 这是一种输运现象的方程, 其适定的定解条件可以是初值条件,
即给定进油边处的温度:
:: 在
也可以是初值一边值条件, 即除式初值外, 再给出侧边边界绝热条件:
一
在,/
对于推力轴承计算中,方程的定解条件在不同文献中相当不一致, 而且往往未加说明。
有作为初值问题的, 也有作为初值一边值问题的, 甚至有把边值条件