船用水潤(rùn)滑推力軸承是一種應(yīng)用水作為潤(rùn)滑介質(zhì)并實(shí)現(xiàn)傳遞軸向推力的裝置。欲使水潤(rùn)滑推力軸承具有良好的性能,在工作時(shí)必需保證推力瓦和推力環(huán)端面間形成良好的動(dòng)壓潤(rùn)滑,但兩端面間潤(rùn)滑水膜因推力環(huán)的旋轉(zhuǎn)而受到剪切作用會(huì)產(chǎn)生摩擦熱,這些熱量不能wq以對(duì)流和導(dǎo)熱的方式排走,造成端面上較大的溫度梯度,容易出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象。目前,國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)油潤(rùn)滑金屬材料推力軸承進(jìn)行了大量的研究,但有些研究忽略了油膜溫度在油膜垂直方向的變化,認(rèn)為油膜溫度僅在二維平面上產(chǎn)生不均勻分布;有些研究雖然對(duì)油膜溫度場(chǎng)進(jìn)行了三維計(jì)算J,但在油膜垂直方向上選取對(duì)流換熱邊界條件時(shí)忽略了熱流密度邊界條件,在一定程度上并不能代表實(shí)際運(yùn)行中的油膜三維溫度分布。到目前為止,對(duì)推力軸承的研究主要還停留在油潤(rùn)滑金屬材料上,對(duì)水潤(rùn)滑非金屬高分子聚合物材料的研究很少,而水潤(rùn)滑具有成本低、環(huán)境友好、阻燃性好、易維護(hù)保養(yǎng)等顯著特點(diǎn),有成本低、環(huán)境友好、阻燃性好、易維護(hù)保養(yǎng)等顯著特點(diǎn),因此,開展水潤(rùn)滑非金屬材料的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)及位移場(chǎng)研究非常必要,可以為扇形推力瓦優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
控制方程
1雷諾方程 對(duì)于常見的固定瓦推力軸承,一般是推力瓦固定,推力環(huán)旋轉(zhuǎn),對(duì)于此類潤(rùn)滑問題,在圓柱坐標(biāo)系下分析方便有效。推力瓦及水膜尺寸如圖1所示,在圓柱坐標(biāo)系下推力滑動(dòng)軸承的雷諾方程為: 式中:P為流體壓力;為流體的動(dòng)力黏度;h為水膜厚度;為角速度;r和0分別為推力瓦上任意點(diǎn)的極徑和極角。 本文的數(shù)值計(jì)算是以雷諾邊界條件為基礎(chǔ),即水為流動(dòng)連續(xù)的理想流體,潤(rùn)滑水膜在推力瓦徑向上內(nèi)徑和外徑處以及在周向上進(jìn)水口和出水口位置壓力均為0。 2黏溫控制方程 根據(jù)黏度一溫度的關(guān)系曲線由拉格朗日插值公式給出: 式中:t,分別為不同參考點(diǎn)溫度與黏度;n為參 考點(diǎn)個(gè)數(shù);t為插值溫度點(diǎn);u為響應(yīng)黏度。 文章轉(zhuǎn)載自:《船用水潤(rùn)滑推力軸承扇形推力瓦潤(rùn)滑性能數(shù)值分析》何春勇 劉正林 吳鑄新 劉字 |
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