相較于圓柱瓦，橢圓瓦穩(wěn)定性好，由于側(cè)間隙大，沿軸向流出的油量大，因而散熱性好，軸承的溫度較低，在大、中容量汽輪機(jī)組中得到廣泛運(yùn)用。

橢圓瓦油膜壓力求解數(shù)學(xué)模型

流體動(dòng)力潤滑雷諾方程

基于潤滑油不可壓縮、層流、忽略潤滑油質(zhì)量慣性力的假設(shè)，流體動(dòng)力潤滑基本方程：





其中，H—無量綱油膜厚度；P—無量綱油膜壓力；l/d—寬徑比；λ—軸向量綱一坐標(biāo)，-1≤λ≤1；φ—從豎直位置開始計(jì)算的軸承偏角。



 

圖1 橢圓瓦軸承坐標(biāo)系及軸頸運(yùn)動(dòng)參數(shù)示意圖

橢圓瓦膜厚方程

橢圓軸承分別在上下瓦形成收斂的油膜間隙，油膜厚度方程為：

式中,i=1表示下瓦，i=2表示上瓦；c—半徑間隙；ei—靜平衡位置軸頸中心相對(duì)于各瓦弧的距離；e—軸心對(duì)軸承中心的偏心距；ep—圓弧瓦偏心距；δ—橢圓度。

求解壓力分布時(shí)，分別將上、下瓦油膜厚度方程量綱一化后代入Reynolds方程。

Matlab求解計(jì)算及分析

基于有限差分法(可參考：基于有限差分法的滑動(dòng)軸承油膜壓力分布計(jì)算)，引入雷諾邊界條件，求解得到不同參數(shù)下的橢圓瓦油膜壓力分布如下。


 

圖2 寬徑比0.8，偏心率0.4，橢圓度0.2油膜壓力分布

圖3 寬徑比1，偏心率0.4，橢圓度0.5油膜壓力分布

如圖，橢圓瓦上下瓦分別產(chǎn)生上、下兩個(gè)油膜，因而穩(wěn)定性較好，在運(yùn)轉(zhuǎn)中若軸上下晃動(dòng)偏移，如向上偏移，上面的間隙變小，油膜壓力變大；下面的間隙變大，油膜壓力變小，兩部分油膜力的合力變化會(huì)把軸頸推回原來的位置，使軸運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。同時(shí)由于側(cè)間隙大，沿軸向潤滑油側(cè)泄量大，散熱性好，溫升低。但是這種軸承承載能力較低，由于產(chǎn)生上、下兩個(gè)油膜，功耗大，在垂直方向抗振性好，但在水平方向抗振性較差。

橢圓度會(huì)對(duì)油膜的特性產(chǎn)生影響如承載特性、壓力特性等，如何選取合適的橢圓度，對(duì)于保證軸承的穩(wěn)定性尤為重要。較優(yōu)的橢圓度能保證雙油楔油膜的完整性，提高上、下瓦兩個(gè)承壓區(qū)承壓能力，能夠有效抑制軸頸的渦動(dòng)，提高軸承的穩(wěn)定性。