船用卧式滑动轴承的迷宫密封研究

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船用滑动轴承相比普通滑动轴承,工况恶劣。船舶在航行中,存在摇摆,纵摇可达±30°,横摇可达±45°。为保证滑动轴承的工作可靠性,对滑动轴承的抗冲击及密封等提出了非常高的要求。船用驱动电机输出轴直径大、转速高,动密封的线速度大,采用一般的动密封无法满足要求,采用非接触式的迷宫密封。为维持滑动轴承的工作压力,保证其工作效率,需要给轴承提供足够大的润滑油流量。在设计滑动轴承轴端的密封时,滑动轴承动密封的可靠性一直是困扰行业而又亟待解决的问题。目前滑动轴承在工作过程中经常出现润滑油泄漏的问题,因此需要对它的密封结构进行深入研究。本文的主要工作如下:(1)对已有的5种比较典型的迷宫密封泄漏量公式进行了简要的介绍,并对各自的适用范围进行了说明。运用流体力学知识对迷宫密封的流场进行分析。(2)以船用卧式滑动轴承轴端的迷宫密封为研究对象,建立了错列式迷宫密封的二维轴对称有限元模型。通过Gambit软件进行建模、划分网格和设置边界条件。运用CFD软件fluent,对迷宫空腔中的流场和泄漏特性进行研究。通过数值仿真,分析了迷宫的密封机理。通过单一变量法,进行多组数值仿真,得出了压比、齿形、转速和迷宫几何尺寸等因素对迷宫密封泄漏量的影响。(3)针对船用卧式滑动轴承的漏油现象,分析其漏油原因,结合迷宫密封原理以及各因素对迷宫密封性能的影响,重新设计滑动轴承的密封结构。搭建一套可以模拟滑动轴承在水平、纵倾10°、纵倾30°、横倾15°和高流量(28-90L/min)等工况下工作的试验台。通过试验,滑动轴承端盖处的迷宫密封没有出现润滑油泄漏现象,验证了密封结构设计的合理性。
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