水力发电机金属—塑料瓦推力轴承润滑性能分析

【摘要】金属-塑料瓦以摩擦系数低、自润滑性能好的聚四氟乙烯作为瓦面材料，近些年常被应用于水轮发电机、球磨机等大型设备的流体动压润滑轴承上。相比于巴氏合金瓦，此类复合材料轴承具有摩擦功耗低、节约资源以及环境污染小等优点，是合金瓦的理想替代品。聚四氟乙烯多用于中小型的干摩擦轴承，其动压润滑轴瓦结构设计亦参考巴氏合金瓦，聚四氟乙烯与巴氏合金物理化学性能也相差甚远。在使用过程中由于塑料层导热性能差导致轴瓦测温滞后，以至于轴承润滑状态温度报警滞后造成烧瓦事故，这一问题严重阻碍了该技术的应用推广。开展金属-塑料瓦轴承润滑机理分析和润滑设计研究，有重要的工程意义。本研究致力开发考虑流-固-热耦合的大型可倾式金属-塑料瓦推力轴承三维润滑接触分析技术；分析水力发电机金属-塑料瓦推力轴承润滑机理，开展润滑设计,为该类轴承的工程应用提供理论基础和技术指导。主要工作如下：（1）建立流-固-热耦合的大型可倾式金属-塑料瓦推力轴承三维润滑接触数学模型。结合数值分析技术，编制基于Fortran的软件。（2）以水力发电机组的金属-塑料瓦推力轴承为载体，分析润滑性能，开展轴承结构的润滑设计研究。（3）对上述轴瓦的温度特性进行模拟分析，研究轴瓦测温与轴承接触温度的滞后性，优化轴承测温系统，为温度报警系统设计提供参考。在研究分析中，我们发现油膜的形成受轴瓦进出口坡形的长度影响，那么轴瓦结构的优化对于其润滑性能有着重要的意义；PTFE层的厚度对轴承的承载能力影响显著；在考虑轴瓦尺寸及制造工艺的情况下，我们可以适当的增加钢基体的厚度这样能够提高轴承的润滑性能；轴承的转速升高有利于油膜的形成提高轴承的承载能力，但是与此同时润滑区域的温度也会随着镜板的剧烈搅动而相对升高；载荷升高会降低油膜厚度。
【作者】严琼琼；
【导师】王顺；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】金属塑料推力瓦；滑动轴承；热弹流；温度滞后；

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