论文部分内容阅读
滑动轴承由于具有吸振降噪、可靠性高的良好工作特性,在工业领域得到了广泛的应用。在实际运行中,由于密封不严、供油不足等原因滑动轴承有时处于非纯油的工作环境中。无论是外部混入油液的气泡还是空化效应产生的气穴,都使滑动轴承处于油气两相流的动压润滑状态。气泡的扩散运动和空化气穴的生成溃灭都会改变油膜流场的动态特性,进而影响转子系统的稳定性,最终导致碰磨故障。因此需要研究滑动轴承油气两相流润滑,分析了外部因素与气相运动形态的联系,总结了气相变化对轴承油膜流场动态性能的影响,补充了影响滑动轴承稳定性的特征,为排查故障提供一种可能选项。现阶段国内油气润滑研究相对较少,因此建立起一种特定工况下的滑动轴承油气两相流的动力学模型是很有意义的。本文首先介绍流体动压润滑理论、空化原理、气泡动力学相关理论,根据简化条件推导了Reynolds方程。设计并搭建了模拟滑动轴承的含气油膜观测实验台,通过高速摄像机记录气泡、气穴在油膜流场中的变化图像,分析其规律并与仿真数据对比,证明仿真方法的有效性。在Fluent中建立了油气两相流油膜流场模型,分析气泡体积、位置、轴承宽径比、转速、偏心率对气泡形态及流场承载力的影响;分析空化压力、介质黏度、宽径比、转速、偏心率对气穴产生及流场承载力的影响,比较两种两相流流场与纯油流场的差别。仿真结果表明,含气泡的油膜平均承载力低于纯油的情况,产生气穴的油膜承载力低于纯油全周油膜而高于半周油膜的情况。气泡进入轴承正压区时承载力降低,离开负压区时承载力提升。分析壁面转速条件对油膜流场的影响,利用相对转速将流场转速添加到油膜外壁面,建立了一种求解动态油膜流场的转子动力学模型,通过UDF自定义程序结合动网格模型,计算气泡、气穴对油膜承载力以及轴心轨迹的影响。气穴在生成时油膜承载力出现瞬间扰动,随后稳定等于重力值。该模型具有设置简便、计算快捷的特点。