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40000字硕士毕业论文机械工程师论文范文:水润滑轴承和机械密封性能分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:轴承,推力,润滑
论文概述:

本文主要针对水润滑可倾瓦推力轴承和核主泵水润滑密封环进行了一系列的计算工作。介绍了水润滑推力轴承的基本润滑理论,并推导出了密封环和水润滑可倾瓦推力轴承的润滑数学模型

论文正文:

第一章引言

1.1研究背景
随着社会的发展、科学技术的进步和生产规模的不断扩大,中国对能源的需求越来越大。目前,我国的主要能源是石化能源,石化能源的短缺及其利用造成的环境污染严重制约了社会经济的发展。因此,大力发展核能、风能、太阳能等替代能源已成为发展趋势。在这些能源中,核电以其低污染、经济效益好、原料充足等优点被认为是21世纪的重点能源产业。20世纪50年代,国际社会开始研究和发展核能。例如,美国和苏联等发达国家在20世纪50年代分别建立了所谓的第一代核电机组。在此基础上,他们成功建立了30多万千瓦的核电机组。目前,第四代核电生产系统的国际研究正在进行中。图1.1所示的超临界冷水反应堆(SCWR)是第四代核电生产系统。中国还积极参与核电的建设和发展。2007年11月2日,F1正式发布《核电中长期发展规划(2005-2020)》,取得一定成绩。例如,广东大亚湾、岭澳、秦山、田湾等大型核电站的最大功率为65千瓦。中国目前有13座核电站,总装机容量超过1000万千瓦。然而,与世界先进国家相比,中国核电发展的步伐仍然非常缓慢,国家核电仅占总发电量的2%左右,远远低于世界平均水平14%。
对于核电厂来说,安全是首要关注的因素。核电站一旦发生事故,可能会造成核辐射污染,对人类和社会发展造成巨大危害。核电厂栗树作为核电厂的关键单元,在驱动冷却剂介质在核反应堆主回路中循环方面发挥着重要作用,被称为核电厂的心脏。一旦核泵出现故障,核反应堆产生的热量就不能及时排出,这可能会导致轻载情况下的停机,以及高温对整个反应堆及其连接部件的损坏,从而导致重大事故。例如,2011年3月福岛核电站的核泄漏事故对整个社会的发展和人类的生活环境造成了巨大破坏。原因是主核盘因地震和海洋时代而受损,反应堆的热量和尺寸无法移除,反应堆拥挤爆炸。因此,保证核主泵的稳定安全运行对整个核电厂的安全稳定运行至关重要。核反应堆的主小米是立式单级小米,主要由全油工业工程系统、核级轴承、叶轮、联轴器、密封件、外壳等部件组成。推力轴承主要用于支撑核定位系统爪力产生的轴向力和定子等部件的自重,以保证核主栗的稳定转动。核主小米核蔬菜机械密封的作用主要是实现核泵密封介质的低泄漏,减少介质对环境的污染。同时,保证密封部件的两个端面处于非接触状态,减少摩擦磨损,延长密封部件的使用寿命。因此,核小米推力轴承和核弹簧机械密封是核小米的两个关键部件。核栗推力轴承和核栗端轴承性能的研究对于保证整个核电厂的安全、稳定、经济、高效运行至关重要。

1.2水润滑推力轴承简介
推力轴承的工作原理是通过会聚楔的相对运动来挤压会聚楔中的液体,从而达到承载的目的。由于工作条件的限制,核栗推力轴承选用液态水作为润滑剂。与油相比,水润滑具有以下主要优点:污染少、取材方便、安全隐患低、简化润滑系统整体结构、节约石化等能耗。但是,水的粘度很低,导致承载力低,容易造成水膜开裂等事故,特别是设计不合理时。低粘度也常常使核栗水润滑滑动轴承处于复杂的湍流润滑状态,造成一定的计算困难。围绕水润滑的安全性能,国内外已经做了大量工作,以保证正常的工作环境和充分的液体润滑,减少摩擦和表面磨损,降低成本,提高效率。埃尔韦和尼古拉斯分析了轴承参数对轴承静态和动态特性的影响。林坤等人根据推力轴承运行过程中的物理方程,建立了水膜厚度仿真模型,将水膜与轴承材料和轴承支撑部件集成到一个称重计算系统中。
1.2.1水润滑推力轴承的发展现状
水润滑推力轴承的设计理论和应用实践报告早在20世纪50年代就出现了。目前,我国在水润滑基础理论方面已经做了大量的研究工作。在摩擦学研究中,赵红梅等人考虑了摩擦热润滑剂在润滑过程中沿厚度方向的温度变化以及上下表面之间的热传递,对润滑膜进行了三维分析研究,实现了润滑剂温度分布的三维求解过程。计算结果精度高。上海交通大学的郭虹和郑州大学机械工程学院的李瑞镇分别用有限元法和综合法计算了推力轴承的静动态性能。山西石油大学的徐建宁等人建立了推力轴承的稳态温度场和三维有限元模型,分析了轴承在热平衡状态下的温升和热变形。其他学者也对推力轴承的金属材料和润滑做了大量的研究。随着科学技术的进步和人类创新能力的不断提高,水润滑推力轴承的各个方面的研究取得了显著的成果。人们最终肯定了这种轴承的优越性及其广阔的应用前景,因为水的粘度低,润滑状态容易实现湍流。因此,研究水润滑推力轴承在湍流状态下的运行性能非常重要。自1956年以来,人们对湍流润滑做了大量的研究。主要背景是液化天然气厂的大型电站、大型供油泵水介质和低粘度介质轴承。由于这些领域中旋转部件的高速和小粘度系数,雷诺数变得非常大,使得润滑膜层始终处于湍流状态,从而促进了瑞士润滑理论的发展和基于不同假设的湍流模型的出现。

1.3机械密封简介……13-15
第二章水润滑的基本理论……17-23
2.1……17
2.2水润滑的数学模型……17-21
2.3润滑方程的数值解……21-23
第三章水润滑可倾瓦推力轴承的性能分析……23-32
3.1导言……23
3.2计算模型……23-26
3.3几何参数变化对推力轴承能力的影响……26-31
3.4本章概述……31-32
第四章机械密封性能分析……32-52
4.1物理模型……32-33
4.2计算模型验证……33-34 [/BR/] 4.3计算示例分析……34-40 [/BR/] 4.4微孔端面密封性能分析……40-50
4.5本章概述……50-52

结论

本文主要对核主泵水润滑可倾瓦推力轴承和水润滑密封圈进行了一系列计算。介绍了水润滑推力轴承的基本润滑理论,推导了密封圈和水润滑可倾瓦推力轴承的润滑数学模型。计算程序采用基于Matlab语言的有限差分法编写,对需要分析的问题进行计算。本文的主要工作和成果如下。
1。根据大型可倾瓦推力轴承的结构,建立了可倾瓦推力轴承的膜厚方程,并进行了程序计算。最后得出结论:在高转速、重载下工作时,流体惯性力对轴承整体性能有很大影响,不可忽视。可倾瓦推力轴承支撑点位置的变化对轴承性能影响很大,因此应合理设计轴瓦支撑点位置。支撑点最佳半径的选择不是在瓷砖的中心,而是由一定的径向偏心率决定的。此外,支撑点圆周角度的最佳值不是瓷砖对称的地方,而是应该有一定量的圆周偏心率。
2。基于端面圆周波纹密封和各种微孔动压密封模型,建立了核主泵密封环的膜厚方程,并根据其自身特点对核主泵密封环的密封性能进行了计算和分析。结果表明,密封圈宽度的变化对整体密封性能影响很大。当宽度很小时,密封圈的动压效应基本为零。随着宽度的增加,动压效应变得越来越明显,平衡膜厚也随之增加,减小了相对运动两侧的直接接触面积,从而也减少了机械磨损,提高了核泵主轴的密封性能。

参考[/BR/]

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