摘要:Roynolds方程是滑动轴承油膜压力计算的基础,传统计算方法将轴承简化成无限宽或无限窄的一维形式,计算结果不符合实际情况。基于有
限差分法,采用MATLAB软件编程计算,求解了完整的二维流动Roynolds方程,得到了滑动轴承油膜压力空间分布图。以此方法指导某水电站水轮机
水润滑橡胶轴承改造为稀油润滑轴承的工作,取得了良好的效果。
关键词:滑动轴承;有限差分法;承载能力; MATLAB
计算油膜压力一般先求解Roynolds方程。由于很难求出Roynolds方程解析解的表达式,传统方法一般将原方程简化成无限宽或无限窄轴承的一
维形式,它们只反映油膜压力在周向或径向一个方向上的分布变化情况,由此计算出的参数不符合实际情况[1]。油膜压力的计算是研究滑动轴承
工作机制的主要方法之一,近年来随着计算方法的改进和计算机软、硬件技术的发展,使得计算有限长轴承的有关参数成为可能。本文作者基于
有限差分法,借助MATLAB软件来求解了有限长轴承的压力分布。
研究径向滑动轴承的关键问题就是对雷诺方程进行求解。最初对雷诺方程的求解是基于解析法求解的,这对于三维雷诺方程而言较为繁杂,因此
一般都对雷诺方程进行各种假设,以将其简化。比较典型的有无限宽轴承理论和无限窄轴承理论,目前对这2种情况下的雷诺方程都可以得到较为
精确的解析解,对研究径向滑动轴承的各种性能具有一定的指导意义,如这些解析解指出了轴承性能的趋向而且常常确定了轴承性能的上限和下
限。然而实际的轴承是有限宽的,必须求解完整的二元流动的雷诺方程。用差分法求解压力分布,就是将一块轴瓦的油膜划分为许多网格,用各个
节点上的压力值构成各阶差商,近似取代雷诺方程中的导数,将方程化为一组代数方程,由此解出各节点上的压力值。所得的一组离散的压力数值
,也就近似地表达了油膜中的压力分布。根据这组压力值,再用相应的数值积分,求得承载力、阻力、流量等性能值[5]。
青海省同仁县多哇电站的水轮机运行于多泥沙河流中,机组采用橡胶水润滑水轮机导轴承,含砂水流对橡胶轴承的快速磨损使机组无法正常运行,
因此,需将橡胶水润滑导轴承改造为稀油润滑轴承[6]。经过反复设计和计算,最终确定改造后稀油润滑导轴承参数如下:滑动轴承轴瓦宽度B=120
mm,轴颈直径d=210 mm,偏心率ε=0·6,相对间隙ψ=0·02,油膜起始角φ1=0,油膜终止角φ1=π,润滑油在工作状态下的粘度η=0·028 Pa·s。
已知导轴承需承受径向力为1 500 N。
Fig 2 Dmi ensionless pressuredistribution径向滑动轴承中的无量纲油膜压力分布以及其它性能,仅取决于宽径比的倒数和偏心率2个几何
量,对360°包角有限宽径轴承进行了具体计算,得出一组无量纲油膜压力分布,其三维分布图。轴承承载量F=1 900 N,大于轴承实际所需承受的1
500N的径向力。轴承改造后运行状况良好,瓦温从未超过45℃。
(1)基于MATLAB技术的模拟方法可计算油膜压力及其分布状况,可方便计算轴承偏位角、承载量等参数。
(2)采用有限差分法得到的滑动轴承油膜压力计算结果用于指导实际工程取得了良好的效果。
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