内外膜独立供油径向浮环动静压轴承静特性优化分析

动静压浮环轴承在高速、超高速旋转机械中的应用非常广泛,轴承的摩擦功耗是制约转子性能的突出因素。本文利用有限元法和复合形法对内外膜独立供油的径向浮环动静压轴承静态性能进行了优化分析,在保证浮环平衡的基础上,以单位承载力下摩擦功耗最小作为优化目标,对供油压力和轴承重要结构参数进行了优化,得到了供油压力、浅腔深度等重要设计参数的最优值,优化结果对于降低高速轴承的摩擦功耗和温升具有重要意义,同时对浮环轴承的结构参数设计有较大的参考价值。     

应用于高速透平膨胀机的箔片动压气体止推轴承的试验研究

针对现有箔片动压气体轴承结构较为复杂、理论分析比较困难,以及难以应用于高速旋转机械等问题,提出了改进的平箔型、黏弹性支承型、鼓泡型等箔片动压气体止推轴承.在高速透平机械气体轴承试验台上,采用透平驱动转子-轴承系统以及静压轴承支承活塞杆施加轴向力等试验方法,对箔片动压气体止推轴承在不同转速下的承载性能进行了试验研究.同时,利用快速傅里叶变换方法,分析轴承-转子系统在空间3个方向的振动信号,对箔片动压气体止推轴承的运转稳定性进行了探讨.试验结果表明:平箔型动压气体止推轴承具有较高的轴向承载力,约为44N,而鼓泡型动压气体止推轴承的性能非常稳定,轴承-转子系统的轴心轨迹十分清晰,轴向振动信号中低频和高频涡动可忽略不计,其振动频率以1倍频为主.     

油膜失稳涡动极限环特性的Hopf分叉分析法

由于当转子转速超过失稳门槛后，涡动轨迹逐渐加大，轴承中的油膜力呈现强烈的非线性特性，这时仍用特征值法来预测此系统的动力特性是不行的；如用时域积分法求其涡动轨迹又不能透彻地研究涡动的机理及特性。利用Ｈｏｐｆ分叉分析法，研究了涡动的非线性现象，得到了刚性转子有限长轴承系统的极限环及其稳定性的判据条件，并把其推广到了研究转子在大涡动条件下系统周期介的特性。这为研究非线性涡动的特性开辟了道路，同样这种分析方法亦适合于柔性转子系统的极限环特性分析     

表面微织构对滑动轴承支撑主轴稳定性的影响

针对主轴表面微织构对轴承转子系统稳定性的影响问题,利用CFD仿真的方法,对一种轴承的动静特性进行了研究,使用APDL建立了该环槽轴承的模型。对仿真结果与实验进行了对比,验证了该模型下CFD仿真计算方法的正确性,并系统研究了深隙比、深宽比及径宽比等织构参数对轴承静动特性的影响。结果表明:添加表面微织构将会使轴承的承载力下降,但同时能够有效降低轴承的温升;在特定的织构参数下,微织构可明显改善轴承的动特性参数;相比于无织构的系统,有微织构的转子系统对数衰减率提高的幅度可达45.5%;对于滑动轴承支撑的主轴,在润滑表面添加合理参数的微织构后,能够有效提高转子系统的稳定性。     

转子不平衡量的微型涡喷发动机轴承动反力分析

高速旋转的微型涡喷发动机转子系统的不平衡量对转子工作状态的影响尤为突出。在考虑陀螺效应的前提下,采用谐响应分析的方法,研究了微型涡喷发动机轴承动反力随转速及不平衡量分布方位角的变化规律。结果表明:转速越大,轴承处动反力越大,不平衡量的大小对轴承动反力影响远大于转速;涡轮和压气机的不平衡量分布方位角为180°时压气机一端轴承动反力最大,而涡轮一端轴承动反力最小。研究结论为减少微型涡喷发动机因不平衡量而产生的振动问题以及防止轴承破坏等提供了重要依据。     

柔性转子动平衡条件及实现方法

为解决高速旋转柔性转子的动不平衡缺陷,运用平衡的力学原理,得到柔性转子动平衡条件及实现柔性转子的动平衡方法.研究表明:一根理想平衡的柔性转子,高速旋转时不仅作用在轴承上的动载荷为零,而且转子本身的动挠曲变形也为零.转子的n阶振型分量在其共振时表现最激烈,对其进行动平衡校正时,转速应尽量靠近该阶共振转速.     

大自由度的转子－滑动轴承系统非线性动力学分析（Ⅱ）

本文以作者提出的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法，详细地考察了转子轴承系统非线性的稳定性问题．其中主要包括：不平衡质量大小和分布对转子轴承系统稳定性的影响；某些转子轴承系统，当其转速高于线性失稳转速时，转子轴心可涡动于一个小的轨迹而不发散的现象之原因的探索；多跨转子轴承系统在不同类别大激励下的动力性态研究等．仿真计算的结果与对比性的实验结果较为吻合     

大自由度的转子—滑动轴承系统非线性动力学分析（Ⅱ）

本文以作者提出的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法，详细地考察了转子轴承系统百性的稳定性问题，其中主要包括：不平衡质量大小和分布对转子轴承系统稳定性的影响；某些转子轴承系统，当其转速高于失稳转速时，转子轴心可涡动于一个小的轨迹而不发散的现象之之原因的探索；多跨转子轴承系统在不同类别大激励下的动力性态研究等，仿真计算的结果与对比性的实验结果较为吻合。     

基于ANSYS轴承试验台转子轴承系统临界转速计算

基于ANSYS动力学模块对轴系高速旋转机构进行了模态分析,得到了模态频率随自转速度变化的坎贝尔图,进而获得了临界转速,并分析了不同类型联轴器对转子-轴承系统的临界转速和各阶模态的影响。结果分析表明:处于刚性联轴器下的转子-轴承系统一阶临界转速高于弹性联轴器系统,影响幅度为6%;不同类型联轴器对转子-轴承系统的高阶特征频率影响较大;刚性联轴器对转子-轴承系统的各阶正反进动模态的影响是线性的,而弹性联轴器的影响是非线性的;弹性联轴器一定程度上降低了由于转子弯曲振动而造成油膜轴承损坏的可能性。     

高速动静压轴承支承主轴系统动特性测试研究

以自行设计的高速主轴水润滑动静压轴承为基础,采用不平衡质量法识别出转子系统支撑轴承的动特性系数,通过轴承性能测试实验得到了供水压力、主轴转速等运行参数对轴承-转子系统动特性的影响.结果表明:轴承-转子系统动特性系数随系统供水压力和主轴工作转速的增加而增大;在供水压力较低时,工作转速对轴承动特性影响较小;当供水压力升高到一定程度时,工作转速对轴承的动特性产生较大影响,此项研究对轴承-转子系统结构参数的改进以及不同工况下最佳运行参数的确定具有一定的指导意义.     

按模态综合法讨论复合轴系的动力响应

本文为分析诸如精纺纱锭、气流纺杯转子等纺织机高速回转轴系的动力特性,讨论了模态综合法在确定复合轴系的动力响应上的应用;然后对因组件初始不均衡而有的激励和具有中间套管的挤压油膜阻尼装置进行分析;最后,作为算例,对国产型号精纺纱锭在给定卷装初始不均衡量下,计算其工作转速邻近的范围内强迫振动的锭端振幅和上轴承反力,并和实验结果相验证。     

齿轮轴系弯扭耦合振动特性

以某大型压缩机转子系统为研究对象,计及机组和支承的弹性变形和齿轮的时变啮合刚度,结合转子动力学,建立了齿轮转子系统的有限元模型,综合分析了齿轮转子系统的弯扭耦合振动特性.探讨了膜片联轴器、啮合刚度以及支承刚度、支承阻尼对齿轮转子系统固有频率和稳定性的影响.结果表明,啮合刚度对系统临界转速的影响不大,而对系统处于高阶模态时的稳定性影响较显著;膜片联轴器的中间轴段质量、膜片数目、膜片厚度等以及支撑的刚度、阻尼对系统的临界转速和稳定性都有一定的影响.     

高速转子轴承系统稳定性的试验研究

采用试验模态分析法对高速转子轴承系统稳定性进行分析．该分析方法是以一脉冲力激振转子系统时,同步采集系统的响应信息,并根据其响应信息中含有的自由振动信号,用对数衰减率判据评定转子系统的稳定性．结果表明：在远离激振点处激发出的自由振动信号仅含有系统的最低阶模态,界限状态下系统的阻尼有促使系统趋于稳定的作用．     

等、变径浮动滑动轴承耐磨性能实验分析研究

对等直径浮动滑动轴承和变直径浮动滑动轴承在相同条件下进行了磨损实验。在等压作用和其它条件相同的情况下,通过改变工作转速、内外圈间隙、内外圈间隙比、磨损量等参数,进行了多因素的实验,分析其结果,发现无论转速如何变化,对变径轴承,当内间隙较大,外间隙较小时平均磨损量较小;对等径轴承,间隙比较小的磨损量较小。总的趋势是变径轴承的磨损量远小于等径轴承的磨损量。据此得出了变径轴承易于形成动压润滑油膜,其磨损量大小和摩擦功耗远小于等径轴承,从而表明变径浮动轴承具有较等径浮动轴承更优的承载能力;实验研究表明：浮动轴承的内外间隙比在1.17～1.20较为合理,随着转速的增加,可以提高轴承的工作稳定性,减少磨损等结论。     

基于显式动力学的发动机转子中介轴承的仿真分析

为研究复杂工况下中介轴承的动力学特性，针对外圈支承于低压转子轴颈，内圈支承于高压转子轴颈支承形式的中介轴承的工作特点，应用LS-DYNA建立了中介圆柱滚子轴承动力学模型，开展动力学仿真。该模型以显式算法为基础，在充分考虑中介轴承转速、旋转方向、负载、接触及摩擦的条件下，基于动力学仿真模型，分析了中介轴承应力水平随内外圈旋转方向、内外圈转速及径向外载荷变化的规律。分析结果表明：在内外圈反向旋转以及外圈转速增加的情况下中介轴承的振动更为平稳，而在径向外载荷增大的情况下，中介轴承的振动更加剧烈。仿真结果验证了模型的正确性，为中介轴承故障诊断提供了有益参考。     

平箔式箔片径向气体轴承的试验研究

对一种用于高速低温透平膨胀机的新型平箔式箔片径向气体轴承进行了试验研究,试验箔片径向轴承的直径为２５．０ｍｍ。试验结果表明,轴承的结构参数决定了轴承的性能;通过选取合适的轴承半径间隙和刚度,此种结构的箔片轴承上有较好的稳定性及启停性能。因此,该型轴承在小型高速低温透平膨胀机中具有广阔的应用前景。文中还就轴承结构参数对轴承－转子系统稳定性的影响进行了讨论。     

滚动轴承非线性因素对转子系统振动特性的影响

针对滚动轴承支承下的转子系统在运行过程中存在的滞后突跳问题,利用嵌入同伦弧长延拓的HB-AFT方法,可以快速计算在滚动轴承支承下转子系统的滞后突跳区间;利用Floquent理论进行稳定性判定,分析轴承等效刚度、轴承游隙与线性阻尼系数对转子系统滞后突跳的影响.结果表明:轴承游隙与轴承等效刚度在一定范围内变化会影响转子系统的滞后突跳区间,而阻尼系数只在转子系统临界转速附近影响系统振动的幅值.研究结果可为轴承-转子系统参数的选取提供理论参考.     

基于粒子群算法的转子支承参数优化设计

高速旋转飞轮转子的支承参数决定转子在过系统临界转速时的振幅大小和工作转速下的运行稳定性。选用具备自适应学习能力的粒子群算法(PSO),设计出能够表征系统过临界转速时的振幅和工作转速下衡量系统稳定性的目标函数式,利用PSO和该目标函数式,对系统进行参数优化。实验结果表明,利用PSO算法对该目标函数进行优化,最终得到的高速旋转飞轮转子系统参数,能有效地改善系统性能,提高系统运行稳定性。     

用于飞轮电池的电动磁力轴承的研究

针对飞轮电池目前存在的主要问题，如价格和可靠性，提出了一种新型被动磁悬浮支承系统，系统由轴向永磁磁力轴承和径向电动磁力轴承两部分构成．从电动磁力轴承的悬浮机理出发，分析转子在特定磁场下运动时的电磁力，建立了转子的状态方程，继而导出稳定运转条件，并通过设计实例导出转子在一定的设计参数下可在任何转速下稳定运转的重要结论．