【摘 要】
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近年来弹性金属塑料瓦推力轴承广泛适用于水轮发电机组、舰船传动装置、水泵机组和大型矿山挖掘机等机械设备。与传统的巴士合金瓦推力轴承相比,弹性金属塑料瓦推力轴承具有摩擦系数小、自润滑性能好以及绝热性强等优点,在一些领域已成功取代巴士合金瓦推力轴承的地位。本文以中心点支承的圆形弹性金属塑料瓦推力轴承为研究对象。首先,建立该类轴承流体润滑数学模型,并确定各基本方程的边界条件,采用有限元法求解上述数学模型。
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近年来弹性金属塑料瓦推力轴承广泛适用于水轮发电机组、舰船传动装置、水泵机组和大型矿山挖掘机等机械设备。与传统的巴士合金瓦推力轴承相比,弹性金属塑料瓦推力轴承具有摩擦系数小、自润滑性能好以及绝热性强等优点,在一些领域已成功取代巴士合金瓦推力轴承的地位。本文以中心点支承的圆形弹性金属塑料瓦推力轴承为研究对象。首先,建立该类轴承流体润滑数学模型,并确定各基本方程的边界条件,采用有限元法求解上述数学模型。其次,运用FORTRAN计算机语言编制轴承润滑性能计算程序。然后通过该程序输出的温度场与压力场代入到ANSYS有限元软件中进行仿真分析;通过分析结果优化设计出一个适宜的初始轴瓦型面,并以最小油膜厚度润滑性能参数为依据确定该初始轴瓦型面的最佳尺寸;利用轴承润滑性能计算程序,计算分析多种工况下弹性复合层和钢基层厚度、载荷与转速对轴承润滑性能的影响。最后进行了实验测试:圆形塑料瓦瓦面压缩弹性模量测试实验;圆形塑料瓦瓦体温度测试实验以及圆形塑料瓦与圆形巴士合金瓦带负荷启动对比实验。研究结果发现,油膜压力使瓦面产生凹变形,油膜温度使瓦面产生凸变形,塑料瓦瓦面整体变形为凹变形。为改善瓦面形貌,设计出了一种中部凸起的初始轴瓦型面来抵消掉这种不良变形,并确定了轴瓦瓦面最佳的修型尺寸,显著提升了其热弹流润滑性能。研究结果还表明,弹性复合层的厚度对轴承热弹流润滑性能影响明显;钢基层的厚度对轴承最高油膜温度的影响甚微,可忽略不计;通过实验发现,圆形塑料瓦的弹性模量不是一个固定的值,同时其带负荷启动性能明显优于巴士合金瓦。
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