基于神经网络的液体动压润滑固定瓦推力轴承优化设计

高朝祥，王充，任小鸿，周文

(四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005)

1 概述

液体动压润滑推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件。固定瓦推力轴承为液体动压润滑推力轴承中的一种，其瓦块固定在基体上，利用轴颈本身高速回转将润滑油带入摩擦对偶面间产生油楔，形成压力油膜把摩擦对偶面分开。其主要应用于工况比较稳定的场合，如水轮发电机、汽轮机等，承受轴向载荷。如果两摩擦对偶面平行，转动中润滑油将被挤出，不易形成动压油膜。为了压力油膜的形成和改善滑动摩擦，轴瓦沿圆周方向被分隔成具有一定斜度的若干固定瓦块，并与基体形成一个整体，如图1所示。合理的轴瓦面结构能使推力轴承具有良好的润滑性和承载能力等，不易产生咬合现象。文中对轴瓦面结构建立优化的数学模型，利用神经网络算法对其进行优化设计。

图1 固定瓦推力轴承

2 数学模型的建立

为了确保液体动压润滑固定瓦推力轴承处于稳定的液体润滑工作状态，轴承设计需要考虑自身几何形状、润滑油的性能和载荷特性等。

2.1 选取设计变量

如图2所示，影响轴承的参数包括：轴承内径D1(m)、轴承外径D2(m)、轴承宽度B(m)、轴瓦块数z、轴瓦出口油膜厚度h1(m)、轴瓦入口油膜厚度h2(m)，油膜厚度比δ、润滑油动力黏度η(Pa·s)、轴承转速n(r/min)、轴瓦承载面长度L0(m)、承载瓦块在以轴承平均直径Dm为直径的圆周上的弧线长度Lb和La[1]。在一定的工作载荷和转速下，为提高轴承工作时承载能力和使用性能，这里选取以下几个参数：B，L0，h1，h2，η，D2作为设计变量。……