论文部分内容阅读
涡轮增压器属于高速轻载机械,支撑系统中的浮环轴承是涡轮增压器中的重要部件之一,也是涡轮增压器结构的薄弱环节。浮环轴承已成为提高涡轮增压器燃油效率、保证运行可靠性的一个非常重要的制约因素。因此对浮环轴承特性的研究分析极其重要。 为了实现对浮环轴承特性的研究,本文基于有限差分法求解了浮环轴承的雷诺方程,获得了内外层油膜压力的分布规律;本文研究了气穴现象、供油压力、轴承转速以及粘度变化对浮环轴承内外层油膜压力的影响规律;本文基于仿生学原理以及流固耦合分析方法研究了浮环供油口数量的变化和浮环内外表面结构的变化以及相关仿生表面结构参数的变化对浮环变形的影响规律。本文具体做了以下相关工作: (1)为了研究机车涡轮增压器浮环轴承内外层油膜压力的分布规律,根据流体动压润滑基本理论及普通滑动轴承的雷诺方程推导了浮环轴承的雷诺方程,并使用有限元差分法对其进行了数值分析,最后获得了内外层油膜压力的分布。 (2)为了研究气穴现象、供油压力、轴承转速以及粘度变化对浮环轴承内外层油膜压力的影响规律,介绍了计算流体动力学的基础知识和分析软件,给出了浮环轴承油膜模型的求解方法与求解流程,通过构建浮环轴承双层油膜模型,使用ICEM CFD实现结构化网格划分,确定边界条件,使用计算流体动力学软件FLUENT实现对浮环轴承分析求解,得到不同工况下的内外层油膜压力分布。 (3)为了研究浮环供油口数量的变化和浮环内外表面结构的变化以及相关表面结构参数的变化对浮环变形的影响规律,介绍了仿生学以及流固耦合分析的基础知识,使用ANSYS建立浮环的三维模型,划分网格,加载FLUENT中求解的油膜压力,对不同浮环供油口数量的浮环以及分别采用鲨鱼皮脊状仿生表面结构、凹槽仿生表面结构的浮环进行仿真分析,得到浮环的最大变形量,其中浮环供油口数量为4时浮环变形量最小,采用鲨鱼皮脊状仿生表面结构的浮环能够有效的减小变形,提高浮环刚度。在此基础上,进一步对采用不同表面结构参数鲨鱼皮脊状仿生表面结构的浮环进行了仿真分析。 论文对浮环轴承内外层油膜特性的研究以及基于仿生学原理对浮环变形的分析为浮环轴承的优化设计提供了参考。