﻿ 不同布置方向对可倾瓦轴承性能的影响
 舰船科学技术  2017, Vol. 39 Issue (10): 147-150 PDF

Effects of different arrangement directions on performance of tilting-pad
LIU Lin-hui, WANG Xiao-hong, ZHANG Xiao-xu
The 703 Research Institute of CSIC, Harbin 150036, China
Key words: tilting-pad bearings     different arrangement directions     performance     experiment
0 引　言

1 基本方程

1.1 雷诺方程

 $\begin{split}& \frac{\partial }{\partial \varPhi }\left( \frac{{{{\bar{h}}}_{i}}^{3}}{{{{\bar{\mu }}}_{i}}{{R}_{x}}}\frac{\partial {{{\bar{p}}}_{i}}}{\partial \varPhi } \right)+{{(\frac{R}{L})}^{2}}\frac{\partial }{\partial \lambda }\left( \frac{{{{\bar{h}}}_{i}}^{3}}{{{{\bar{\mu }}}_{i}}{{R}_{z}}}\frac{\partial {{{\bar{p}}}_{i}}}{\partial \lambda } \right)= \\ & -6{{\varepsilon }_{im}}\sin (\varPhi -\theta (z)) \text{。}\\ \end{split}$

1.2 能量方程

 $\begin{split}& ({\overline h _i} - \displaystyle\frac{{{{\overline h }_i}^3}}{{6{{\overline \mu }_i}{R_x}}}\frac{{\partial {{\overline p }_i}}}{{\partial \varPhi }})\frac{{\partial {{\overline T }_i}}}{{\partial \varPhi }} - {(\frac{D}{L})^2}\frac{{{{\overline h }_i}^3}}{{6{{\overline \mu }_i}{R_Z}}}\frac{{\partial {{\overline p }_i}}}{{\partial \lambda }}\frac{{\partial {{\overline T }_i}}}{{\partial \lambda }} = \\&K\displaystyle\frac{{{{\overline \mu }_i}}}{{{{\overline h }_i}}}(1 + \frac{{{{\overline h }_i}^4}}{{12{{\overline \mu }_i}^2}}({(\frac{{\partial {{\overline p }_i}}}{{\partial \varPhi }})^2} + {(\frac{D}{L})^2}{(\frac{{\partial {{\overline p }_i}}}{{\partial \lambda }})^2}))\text{。}\end{split}$

1.3 温粘方程

 ${\overline \mu _i} = A{e^{ - B{{\overline T }_i}}}\text{。}$

2 计算实例结果分析

 图 1 布置方向（1）载荷在瓦块 Fig. 1 Load between two pads arrangement direction (1)

 图 2 布置方向（2）载荷在瓦块上 Fig. 2 Load on the pad arrangement direction (2)

 图 3 布置方向（3）载荷在瓦块前部 Fig. 3 Load on front pad arrangement direction (3)
2.1 轴承静态性能

 图 4 对最高油膜温度的影响 Fig. 4 Effect on maximum temperature of oil film

 图 6 对功耗的影响 Fig. 6 Effect on power loss

 图 7 对供油量的影响 Fig. 7 Effect on oil feed
2.2 轴承的刚度和阻尼

1）不同布置方向对x向和y向的主刚度的影响规律不同，载荷作用在瓦上比载荷作用在瓦间的y方向主刚度Kyy大，x方向主刚度Kxx规律正好相反，并且变化量较大，相差一个数量级，而作用在瓦块前部时的主刚度值介于两者之间；

2）交叉刚度KxyKyx在第1种情况作用在瓦块间和第2种作用在瓦块上时为0，而作用在瓦块前部时交叉刚度不再是0；

3）轴承阻尼值的变化规律与刚度的变化规律相一致。

3 轴承静态性能的试验验证

3.1 试验装置[6]

3.2 试验方法

 图 8 试验台 Fig. 8 Test bed

 图 9 试验件 Fig. 9 Test piece
3.3 试验结果分析

 图 10 载荷在瓦块间测点温度 Fig. 10 Measuring point temperature of load between two pads

 图 11 载荷在瓦块上测点温度 Fig. 11 Measuring point temperature of load on the pad

 图 12 载荷在瓦块前部测点温度 Fig. 12 Measuring point temperature of load on front pad

4 结　语

可倾瓦轴承随着转速的增加，轴承温度、承载能力、功耗及流量均会有所增加；可倾瓦轴承瓦块布置方向不同，对轴承性能有一定的影响，其中，对油膜温度和承载能力影响较大，但在不同转速下，影响规律不同。理论计算与试验结果趋势一致；从理论计算看：可倾瓦轴承瓦块布置方向不同，对轴承动态性能影响比较明显。设计时，建议根据应用工况范围合理选择布置方式。

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