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高速重载静压推力轴承腔型效应研究的开题报告 一、选题背景及意义 在航空、航天、能源等领域中,高速重载静压推力轴承是不可或缺的关键部件,其具备承载大载荷、高转速、高精密、长寿命等优点,对于保障整个系统的安全、可靠运行起着重要作用。在推力轴承的设计中,腔型是决定其性能表现的重要因素之一,其直接影响着轴承的载荷承受能力和摩擦阻力等性能指标。 当前,国内外学者对于高速静压推力轴承的腔型优化设计进行了大量研究,很多研究表明,针对不同载荷、不同工况的腔型设计,可以有效提升推力轴承的性能。但是,现有的研究往往只着眼于静态载荷,对于瞬态和变化载荷的情况并没有充分考虑。瞬态载荷和变化载荷会对推力轴承的性能和寿命产生很大影响,针对这些情况进行腔型设计具有重要的实用价值。 二、研究内容及思路 本次研究旨在针对高速重载静压推力轴承在瞬态和变化载荷下的性能表现进行系统的研究,具体内容包括: 1.建立高速重载静压推力轴承的数学模型,包括轴承的力学模型、气膜腔的流体力学模型等。 2.通过CFD软件对推力轴承的气膜腔进行数值模拟计算,分析不同载荷情况下气膜腔的流场变化及摩擦力等相关指标。 3.针对瞬态和变化载荷情况分别设计推力轴承的腔型,并进行仿真计算分析两种不同设计方案的性能表现。 4.基于实验验证高速重载静压推力轴承在两种不同载荷下的性能及腔型优化设计的可行性。 三、研究意义 本次研究将对高速重载静压推力轴承腔型的优化设计有重要的理论研究意义和实际应用价值,主要包括以下几点: 1.提高推力轴承的承载能力和运行可靠性。 2.对于航空、航天、能源等领域相关设备的运行安全和效率提升具有重要意义。 3.拓宽推力轴承腔型设计优化的途径和方法,为相关领域的工程师和科研人员提供参考。 四、研究计划及进度安排 本研究计划于2022年9月开始,2023年6月完成。预计的工作进度安排如下: 1.前期文献调研、理论学习和实验设备准备等工作:3个月。 2.建立高速重载静压推力轴承数学模型,研究气膜腔的流体动力学行为,以及气膜压力、摩擦力等相关指标的计算方法:2个月。 3.对不同载荷情况下的气膜腔进行数值模拟,分析气膜腔在瞬态和变化载荷下的流场变化及摩擦力等相关性能指标:4个月。 4.针对瞬态和变化载荷情况分别设计推力轴承的腔型,进行仿真计算并比较两种不同方案的性能表现:3个月。 5.建立高速重载静压推力轴承性能测试系统,对两种不同设计方案进行实验验证:4个月。 6.分析实验数据并总结,撰写研究论文:2个月。 五、预期成果 本研究预期的成果主要包括以下几个方面: 1.针对高速重载静压推力轴承的数学模型和气膜腔的流体力学模型进行深入理论研究,为相关领域的工程师和科研人员提供参考。 2.针对不同载荷情况下的气膜腔进行数值模拟并分析其性能表现,为腔型优化设计提供理论参考。 3.针对瞬态和变化载荷情况分别设计轴承腔型,并进行仿真计算和实验验证,验证两种不同腔型设计方案的可行性和性能表现。