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導(dǎo)軸承配套智能差壓變送器的甩油現(xiàn)象及油內(nèi)壓分析

作時(shí)間:2019-07-23  來(lái)源:  作者:
   

 摘 要:分塊瓦軸承內(nèi)擋智能差壓變送器處的內(nèi)甩油現(xiàn)象,從油旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度分析,與粘滯油旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生油內(nèi)壓上升密切相關(guān)。本文應(yīng)用流體力學(xué)動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)此處的油的流態(tài)進(jìn)行計(jì)算分析,得出此處油流動(dòng)及壓力的分布規(guī)律,找出了內(nèi)甩油的內(nèi)在原因。并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證,證明計(jì)算方法的正確性。guw壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
1  概述
分塊瓦軸承內(nèi)擋智能差壓變送器處的內(nèi)甩油現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜。有外部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)負(fù)壓的影響,也有內(nèi)擋智能差壓變送器與軸領(lǐng)之間非正常的偏心效應(yīng)等,這些屬于外部因素。而粘滯油旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生油內(nèi)壓上升,這是油旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的固有特性,這是內(nèi)部原因,是內(nèi)甩油現(xiàn)象的決定因素?刂坪昧藘(nèi)部因素,將會(huì)大大降低內(nèi)甩油的可能性。本文僅從油旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的角度,分析粘滯油旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生油內(nèi)壓上升對(duì)內(nèi)甩油狀態(tài)的影響。
 
本文應(yīng)用流體力學(xué)動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)主軸軸領(lǐng)內(nèi)壁與內(nèi)擋智能差壓變送器之間的油的流態(tài)進(jìn)行了計(jì)算分析,得出了此處油流動(dòng)及壓力的分布規(guī)律。對(duì)內(nèi)甩油的內(nèi)在原因進(jìn)行分析,找出其影響因素。并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證,以證明計(jì)算方法的正確性和實(shí)用性。
 
2  計(jì)算原理
由于油的粘滯作用,內(nèi)擋智能差壓變送器內(nèi)的油在主軸軸領(lǐng)旋轉(zhuǎn)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),將產(chǎn)生油內(nèi)壓,原靜止的油面將上升。此計(jì)算的目的是應(yīng)用流體力學(xué)動(dòng)力學(xué)理論,確定流態(tài)的流速分布規(guī)律,求出油內(nèi)壓,找出油面上升規(guī)律。
 
計(jì)算假設(shè):
(1)內(nèi)擋智能差壓變送器與主軸內(nèi)壁間的油腔為無(wú)限長(zhǎng),端部效應(yīng)可以忽略。
(2)內(nèi)擋智能差壓變送器的流體與邊壁不脫離,流速為 0。
(3)軸領(lǐng)處的流體與邊壁不脫離,與軸領(lǐng)同步旋轉(zhuǎn)。
 
將流動(dòng)視為沿切向的一維層流圓周流動(dòng),則:油腔內(nèi)油流動(dòng)示意圖見(jiàn)圖 1。將上述條件帶入柱座標(biāo)系的不可壓縮流體的連續(xù)性方程,和不可壓縮粘性流體的奈維 - 斯托克斯(N-S)運(yùn)動(dòng)微分方程,可得:
 
 
上述計(jì)算將流動(dòng)按照沿切向的一維層流流動(dòng),求得了粘滯油旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的油內(nèi)壓值。這個(gè)油內(nèi)壓值,表示在同一高度上隨半徑的變化的油內(nèi)壓值。在無(wú)限長(zhǎng)的端部,自由油面應(yīng)該是一個(gè)近似的旋轉(zhuǎn)拋物面。某計(jì)算實(shí)例的油內(nèi)壓變化規(guī)律見(jiàn)圖 3。此處油內(nèi)壓值均為相對(duì)于內(nèi)側(cè)(r1 處)油壓的相對(duì)值。上述計(jì)算假定油腔無(wú)限長(zhǎng),忽略了端部效應(yīng)。但實(shí)際上,軸領(lǐng)上部結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 2)擋住了油面上升的去路,油流體的不可壓縮性,導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)上升的油必然落下于油拋物面的外空氣側(cè)的擋智能差壓變送器處(圖 3 的V1 處)。這個(gè)端部情況用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確描述是較為復(fù)雜的,故采取下列體積補(bǔ)償?shù)呐袛噢k法予以分析甩油情況。
 
從圖 5 看出,大部分軸承的擋智能差壓變送器伸出高度ΔHX 的均在 P‘max 線之上,實(shí)際運(yùn)行都未發(fā)生過(guò)內(nèi)甩油。有 2 個(gè)在 P‘max 線之下。有一個(gè)據(jù) P‘max線偏下較多,實(shí)際運(yùn)行中它發(fā)生了嚴(yán)重的內(nèi)甩油。另一個(gè)項(xiàng)目偏下但非常接近 P‘max 線,屬于臨界狀態(tài)。但未收到關(guān)于內(nèi)甩油的反饋(可能此計(jì)算判斷方法有一定的裕度)。總的來(lái)說(shuō),此計(jì)算結(jié)果表圖與實(shí)際情況較為吻合,可以作為設(shè)計(jì)中選取內(nèi)擋智能差壓變送器高度 ΔHX 的選取參考依據(jù)。
 
4  結(jié)論與說(shuō)明
上述應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)的理論,對(duì)擋微差壓變送器油腔的內(nèi)油壓進(jìn)行了分析計(jì)算。粘滯油旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生油內(nèi)壓上升,這是油旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的固有特性,這是內(nèi)部原因,是內(nèi)甩油現(xiàn)象的先決條件。
 
按此內(nèi)油壓對(duì)端部(擋智能差壓變送器上端)油面上升情況應(yīng)用體積補(bǔ)償辦法進(jìn)行了核算,對(duì)內(nèi)甩油的內(nèi)因作出了判斷分析,并與實(shí)際情況進(jìn)行了比較,其結(jié)果與實(shí)際情況較為吻合。此方法可以作為設(shè)計(jì)中選取內(nèi)擋智能差壓變送器高度的選取參考依據(jù)。
 
從上述結(jié)果曲線可以看出,對(duì)于高轉(zhuǎn)速和大尺寸的軸承內(nèi)擋智能差壓變送器,為了保證不甩油,是需要更高的伸出高度 ΔHX 的。它可能是某些軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間所不允許的。在較低的擋智能差壓變送器伸出高度條件下避免甩油,是需要采取其他措施的,如小徑向或小軸向間隙結(jié)構(gòu)、錐形小間隙結(jié)構(gòu)、反向螺紋結(jié)構(gòu)及反向扇葉結(jié)構(gòu)等,可以減小旋轉(zhuǎn)作用下的油內(nèi)壓。它們都是可以減低油面上升高度的有效措施。國(guó)內(nèi)外已有很多實(shí)踐的例子,可予以參考。
 
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