海水淡化泵水润滑轴承间隙的优化设计

针对海水淡化高压泵水润滑轴承存在的润滑问题,设计了6种不同轴承半径间隙的水润滑轴承;用三维造型软件Pro/E建立了滑动轴承内部三维流动水膜数学模型;利用Fluent 6.2进行非结构化六面体/楔形网格划分,采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法,对不同轴承半径间隙内水膜的三维流场和同一轴承半径间隙不同偏心距下的水润滑轴承的动特性进行了模拟,得到了轴承内部动压力分布以及流量、承载力、刚度与轴承半径间隙之间的关系.结果表明,所研究的水润滑轴承在半径间隙为0.2 mm时性能最佳.模拟结果可以对水润滑轴承的润滑特性进行预测,可为高压泵水润滑轴承的优化设计和安全运行提供参考.     

海水淡化泵水润滑轴承试验测试与分析

为了研究不同转速下水润滑轴承动压润滑效果和系统稳定性,依据海水淡化泵的结构特点,设计了水润滑轴承试验台.基于试验对水润滑轴承周向压力分布及轴心轨迹进行监测分析,同时采用刚体求解方法对轴心涡动轨迹进行数值模拟计算,并将试验结果与数值模拟结果进行对比验证.结果表明:低转速时,楔形间隙内润滑介质水较少,水膜压力分布不连续且压力值较低,各监测点的压力曲线不稳定;随着转速的增大,润滑介质水增多,流体动压润滑效果增强,水膜承载效果增强,压力分布与压力曲线开始趋于稳定,表明整个轴承-转子系统开始趋于稳定;同时,随着转速的增大,液膜厚度增大,轴颈涡动振幅增大,涡动中心明显上移,试验实测结果与CFD模拟计算结果一致,验证了采用数值模拟来研究轴承-转子系统动力学特性有一定的借鉴和参考价值.     

考虑流体动力润滑的曲轴轴心轨迹计算

以某四缸汽油机为研究对象,对曲轴轴承系统进行了考虑流体动力润滑的曲轴轴心轨迹分析。在AVL EXCITE中建立曲柄连杆机构系统的多体动力学模型,从而对各档主轴承进行流体动力润滑计算。通过对各档轴承的轴心轨迹以及摩擦功耗进行分析,了解到不同工况下各档主轴承的润滑情况,并能精确预测轴承性能,同时也为进一步对轴承的优化设计奠定了基础。     

海水淡化高压泵水润滑轴承液膜压力分布

针对海水淡化高压多级泵水润滑轴承的可靠性论证研究和探究其液膜动力传递机理,并分析液膜压力分布及其影响因素,文中采用有限差分法数值求解二维定常雷诺方程将方程离散化处理,并且采用超松弛迭代法求解离散的线性方程组以达到加速收敛的目的,通过Matlab编程求得海水淡化泵水润滑轴承沿周向的水膜压力先增后减并呈现出非线性,而沿轴向则呈抛物线分布,并通过对轴承宽径比和偏心率参数方案的选择对比,研究其影响水润滑轴承的压力分布,结果显示水膜压力随轴承宽径比和偏心率的增大而增大.验证结果表明前期设计的水润滑轴承,能够保证水润滑轴承所起的安全润滑和支撑作用.     

水润滑轴承-转子系统的瞬态响应特性

阶跃、脉冲等非周期载荷具有幅值突变、变化剧烈的特点,当它们作用于滑动轴承主轴时,轴心位置可能会发生突变,造成轴承润滑状况的突然变化.海水淡化泵机组在启动、停机和转速变化时,可能会承受不同的瞬变载荷,为研究该泵水润滑轴承在瞬变载荷作用下的润滑情况及动特性的变化,使用Pro/E三维造型软件建立水润滑轴承-转子系统的流固耦合模型,应用计算流体动力学(CFD)技术和流固耦合(FSI)方法,分别对水润滑轴承-转子系统施加阶跃载荷、矩形载荷和三角脉冲载荷,分析不同时刻下转子的弹性变形对水润滑轴承周向压力分布、水膜承载力以及轴心位置的影响.结果表明:在瞬变载荷作用时,轴心位置、水膜承载力和最大水膜压力都有较大的变化并呈现一定的振荡过程;由于脉冲载荷作用时间有限,随着其消失,轴心位置仍收敛于原来的平衡位置,而阶跃载荷则使轴心位置收敛于新的平衡位置.     

海水淡化高压泵与能量回收一体机水润滑轴承-转子系统稳定性

为保障海水淡化高压泵与能量回收一体机的安全稳定运行,对轴颈倾斜时的水润滑转子系统的稳定性展开研究.基于流体动压润滑理论,采用差分法和微扰法,建立考虑四自由度的32动力系数模型,同时求解转子动力学方程,分析不同偏心距、倾斜角、载荷下轴承的动静特性和口环间隙水膜产生的流体动压润滑效应对转子稳定性的影响.求解转子系统特征方程,并通过特征值实部对转子的稳定性进行分析.研究结果表明：倾斜运动对转子稳定性影响较大,四自由度下偏心率和倾斜角的增大使得32个动特性系数有不同程度的增大,从而减小运行过程中转子涡动产生的位移量,同时具有更高的承载能力;口环间隙水膜的动压润滑效应对转子稳定性具有不可忽视的影响,可使得转子的位移响应减小为原来的1/3,达到稳定运行的时间缩短为原来的1/3;一体机转子的极限转速为40 000～45 000 r/min,当转速超过极限转速时,系统出现正实部的特征值,增大口环宽度和减小口环水膜间隙厚度可增大转子的极限转速.     

水润滑塑料合金轴承的弹性变形及其影响

从分析水润滑塑料合金轴承不在动压条件下的弹性变形入手，推导出支承间隙方程式，并通过傅立叶级数对压强函数进行展开，分析了弹性变形和压强的关系。最终得出动压条件下压强分布函数和弹性变形函数，并以此对实际工况的一些现象进行了解释。     

水润滑塑料合金轴承的润滑机理

阐述了多重网格算法的基本原理及其在水润滑塑料合金轴承弹流润滑数值计算中的具体实施过程,并在线接触弹流润滑理论的基础上,对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑模型进行数值计算,绘出无量纲压力和无量纲膜厚曲线。从理论上揭示出润滑机理为由于塑料合金具有高弹性而弹性模量较低,因而水润滑塑料合金轴承易于产生弹性变形,导致轴承与轴摩擦表面间楔形水膜的形成,从而形成弹流润滑。     

提高水润滑轴承承载能力关键技术研究

水润滑轴承与传统的轴承在材料选择和润滑介质上存在较大的差异,其承载能力因此也有所降低。轴承材料改性是提高其承载能力的核心,通过试验分析了各种填料对扯断强度、定伸强度和硬度的影响,确定了轴承材料的基础配方,在此基础上利用纳米级ZnOw晶须的强化作用,大大提高了其力学性能和摩擦学性能。材料改性后制成的水润滑轴承承载能力可提高30％。     

水润滑塑料合金轴承的摩擦磨损性能研究

以含沙量不同的两种自来水为润滑介质，用MPV－200型摩擦磨损试验机研究了水润滑酚醛树脂塑料合金轴承的摩擦磨损性能，得出不同水质、不同工况下的摩擦学特性，并对作用机理进行了系统分析，为水润滑塑料合金轴承的实际应用提供理论指导。     

不同进水压力下水润滑轴承润滑特性试验研究

针对海水淡化高压泵水润滑轴承-转子系统在运行过程中由于进水压力的改变而带来的安全、可靠和稳定性等问题,以轴心轨迹以及周向压力脉动为主要研究目标,对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承轴心轨迹数值模拟,并通过前期设计研制的海水淡化高压泵用水润滑轴承试验台对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承运行过程中轴心轨迹及周向压力脉动进行试验研究.从计算和试验结果的总体变化趋势可以得知,进水压力对干转子情况下液膜形成的影响较大,而湿转子由于转子系统阻尼因素影响,进水压力对轴心轨迹影响变小,但整体变化趋势与干转子变化趋势相近,对系统整体而言在进水压力为0.2 MPa时,系统运行较为稳定,文中为进一步提高万吨级海水淡化高压泵系统稳定运行能提供了一定的研究基础.     

水润滑可倾瓦轴承动静特性

为了研究水润滑可倾瓦轴承的综合性能,以五瓦可倾瓦轴承作为研究对象,系统性地研究并分析了该水润滑轴承在不同结构参数下的动静特性.基于有限差分数值解法求解雷诺方程,分析了不同结构参数对水润滑可倾瓦轴承的最小水膜厚度、轴颈偏心率、Sommerfeld数及动力特性系数等性能参数的影响.研究结果表明:增大轴承的长径比或预负荷系数都可以提高水润滑可倾瓦轴承的承载特性;当转子不需要逆转时,采用瓦块支点偏置设计,当支点偏置率在0.6左右时水润滑可倾瓦轴承的性能较佳;适当加大承载瓦的瓦块张角有利于提高轴承的稳定性和承载能力.     

动静转子间隙比对核主泵水力性能的影响

基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNG k-ε湍流模型,运用试验和数值计算相结合的方法,对设计工况下不同动静转子间隙比Δδ的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行数值计算,研究Δδ对模型泵水力性能及内部流场的影响.结果表明:在所取的间隙比范围内,设计流量工况下,随着Δδ的增大,泵的总扬程和效率先增大后减小;当Δδ=3.1时,泵的总扬程和效率都达到最大值;导叶和压水室内的水力损失受Δδ的影响较大,导叶内水力损失在Δδ=2.2时最大,压水室内水力损失在Δδ=5.8时最大,当Δδ在3.1~4.0时,在导叶和压水室内的水力损失均较小.叶轮出口和导叶进口的相对速度随Δδ的增大而相互趋近,从前盖板流线到后盖板流线相对速度基本呈单调递减,叶轮出口和导叶进口相对速度分布在Δδ=3.1时最合理.研究结果可用于分析混流式核主泵水力模型的内部流场特征,并为其高效水力模型的优化设计提供参考.     

基于AHP的热态除鳞系统往复式柱塞泵装置性能模糊评价方法

介绍了典型高压水热态除鳞系统的构成及工作原理,以除鳞系统核心装备的往复式柱塞泵装置在系统中的综合运行性能为研究对象,从装置的节能、可靠性和安全性3方面出发,以评价往复式柱塞泵装置综合运行表现力为目标,构建了完整的评价指标体系,以层次分析法(AHP)和模糊评价为核心,建立了评价指标体系评价要素权重分析方法,开展了评价指标体系评价要素实测物理参数模糊隶属度分析方法研究,在此基础上构造了基于AHP的高压水热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行性能模糊评价数学模型,形成了判定热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行力的评价方法,并通过实例分析了高压水热态除鳞系统往复式柱塞泵装置综合运行表现力评价指标体系评价要素的权重,以及评价要素实测物理参数模糊隶属度,对往复式柱塞泵装置综合运行表现力结果进行了分析,验证了该评价方法的可行性.