电磁推力轴承的力学特性研究

文中讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的电磁推力轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的电磁推力轴承进行了实例计算．结果表明,推力盘的静态倾斜对电磁推力轴承的力学特性将产生显著影响,使得电磁推力轴承对系统中的电磁径向轴承产生强烈的耦合作用．该结果可用于五自由度电磁轴承转子系统的机电耦合的动力学分析．     

机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究

为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显.     

汽车主锥预紧力测量机的研制

研究了汽车主锥总成装配中配对圆锥滚子轴承预紧的问题,包括轴承预紧力与轴向位移、压紧轴承的锁紧螺母拧紧力矩之间的关系,以及轴向位移量与启动摩擦力矩之间的内在联系,并计算了轴承预紧力矩和轴承启动摩擦力矩,研制出具有预紧力矩和启动摩擦力矩自动测量功能的主锥自动装配设备。设备使用后,工作正常稳定,成功地解决了主锥总成装配上的一个技术难点,大大提高了主锥总成的装配质量和生产效率。     

规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动模拟与特性分析

采用MMG分离模型的思路,在船舶六自由度操纵性运动方程中叠加波浪垂荡力和纵摇力矩,构成波浪中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合动力学模型,用来模拟规则波中船舶操纵与垂荡、纵摇耦合运动特性。其中的波浪力由切片法计算,船舶航向保持采用PD控制模式。采用耦合动力学模型计算了某船在规则波中保持航向时的垂荡、纵摇运动,并与试验结果进行了比较。两者的幅频曲线形式上基本一致,间接证明了耦合动力学模型的有效性。进而采用该模型计算了该船在不同浪向角和航速下保持航向稳定的垂荡、纵摇运动,以垂荡、纵摇等值极坐标曲线形式表征了船舶规则波浪中操纵与垂荡、纵摇的耦合运动特性。     

圆锥形电磁轴承动力学特性研究

定义了描述圆锥形电磁轴承动特性的30个力及力矩刚度系数,在此基础上,利用数值积分法计算了系统处于平衡位置,且由于系统安装或加工误差使主轴心相对轴承几何中心有偏移的情况下,圆锥形电磁轴承动特性的变化,计算结果表明,由于轴心相对轴承几何中心有偏移,圆锥形电磁轴承位置刚度的正反馈作用加强,不利于系统稳定,因此,圆锥形电磁轴承在设计时,要求前后轴承同轴,且轴承传感器安装要保证几何中心与理想中心重合。     

车桥耦合气动力特性和风压分布数值模拟

基于计算流体动力学，采用数值模拟的方法研究了车桥耦合体系气动力特性和风压分布．首先选取了雷诺应力湍流模型，分别建立了桥梁单体模型、车辆单体模型和车桥耦合体系模型．计算了3个模型在不同风向角下的气动力系数，并对各自的风压分布进行了比较．车桥耦合体系考虑了车辆和桥梁的耦合效应，在不同风向角工况下，车桥耦合体系的气动力系数，包括升力系数、阻力系数和倾覆力矩系数，都明显增大．计算结果表明，车桥耦合体系与桥梁和车辆各自单体相比较，气动力系数差异较大，故设计中应对此给予重视，以确保行车安全．     

轴承寿命计算技巧

本文探讨了角接触球轴承和圆锥滚子轴承寿命计算中轴向力的确定方法.提出了轴承的安装方式与轴承的压紧和放松之间的内在关系,本方法简单易懂,条例清楚,极易掌握.     

高速电机电磁轴承的支承刚度研究

分析了电磁轴承支承刚度与系统结构参数以及气隙静态偏置磁通密度的关系。利用有限元法分析了电磁轴承内的电磁场,得到了气隙静态偏置磁通密度和电磁轴承内的等磁位线分布,在此基础上计算了高速电机的支承刚度,并证明了电磁轴承支承刚度的各向同性,为高速电机电磁轴承设计提供了依据。     

有限长轴承非稳态油膜力近似公式

用短轴承理论近似分析有限长轴承，只适用于宽径比比较小的情况，在短轴承理论基础上的结合Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法首次给出了有限长轴承非稳态油膜力的近似公式，既保留了由短轴承理论所给出公式的简单性，又使其在很大宽径比范围内具有很高的精度，以满足工程的需要，最后进行了实例计算。     

可倾瓦滑动轴承摩擦功率损耗特性研究

为了在降低轴承能耗的同时保证透平机械的高效安全运行,对轴承-转子系统进行了更准确的建模仿真。首先对转子和轴承间隙内的油膜厚度进行了精细建模,考虑润滑油温粘效应及轴瓦变形,结合小扰动法计算轴承转子动力学参数,开发出计算五瓦可倾瓦轴承程序(COMDYN-Bearing),并将文献数据与本文数据对比,以验证本模型在多项参数中尤其是功率损耗计算的准确性。最后以某合成氨装置工业汽轮机为例,实证研究轴承宽径比、预负荷等结构参数对功率损耗以及转子稳定性的对应关系,结果表明:随着轴承预负荷的增大,轴承功耗和最高瓦温随之降低,但转子的稳定性也随之降低;随着宽径比的增加,轴承最大瓦温降低,但功耗增加,转子稳定性降低。     

三自由度混合磁悬浮轴承耦合特性

介绍了三自由度永磁和励磁混合磁轴承基本结构和悬浮力产生的工作原理；用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析，得出了悬浮力数学表达式；利用Matlab对磁轴承各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算分析，给出了三维网格图。理论分析表明各自由度在平衡位置附近时，运动之间没有耦合；各自由度控制磁通是相互独立的，磁路之间不存在耦合。试验表明：在不考虑运动、磁路耦合情况下，采用分散独立的PID控制方法，实现了磁轴承稳定工作，并且满足磁轴承性能控制要求。     

油腔结构对高速动静压轴承性能的影响

研究了四种不同油腔形状的高速液体动静压轴承。研究内容包括轴承润滑油流量、承载能力、刚度、涡动频率，这四种油腔结构轴承分别是正方形油腔，三角形油腔、圆形油腔、角向小孔轴承。通过对这四种轴承性能比较出现，角向小孔轴承具有最优良的性能。将会在高速主轴单元中得到广泛应用。     

耦合因素对混合润滑滑动轴承特性的影响

低速工况下处于混合润滑状态的滑动轴承易因变形或倾斜而发生磨损。为分析轴颈倾斜和磨损对滑动轴承混合润滑特性的影响,建立了计入轴颈倾斜和弹性变形的平均流量方程、G-T接触方程和Archard磨损方程耦合模型,采用有限差分法及超松弛迭代法计算混合润滑状态下轴承特性参数和时变磨损参数,对比了轴颈倾斜前后或磨损前后轴承的润滑性能,并分析粗糙度和边界摩擦系数等因素对各性能参数的影响。搭建摩擦磨损试验台测试了倾斜状态下轴承的润滑特性,验证了理论模型的正确性。理论分析与试验结果表明：重载大偏心时轴承转变为混合润滑状态,轴颈倾斜程度越大,轴承越容易发生混合润滑;轴承倾斜后,压力峰值和接触区域形状发生改变,磨损量因而发生变化,并且磨损深度分布沿轴向或周向倾斜;磨损降低了油膜的动压效应,并且使膜厚比降低,导致油膜压力峰值下降约20%,接触压力峰值降低约90%,承载力最高下降约19.71%;对比磨损前后的轴承形貌发现,轴颈倾斜使得磨损集中于间隙减小的一端。该研究可为实际工程中轴承的设计提供理论依据。     

双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触建模与振动特性研究

在研究双列深沟球轴承各组件之间动力学关系的基础上,基于弹性流体动力润滑理论和赫兹接触理论,利用多体动力学分析软件ADAMS,结合有限元分析软件ANSYS柔性化处理,建立了双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触动力学仿真模型.综合赫兹接触刚度和润滑接触刚度的影响得到双列深沟球轴承等效刚度.分析了不同荷载、转速、油膜厚度对双列深沟球轴承振动特性的影响,结果表明,合适的荷载可抑制双列深沟球轴承振动;转速的增加可加剧振动;随着油膜厚度的增大,振动先减小后增大.研究结果为双列深沟球轴承结构优化设计、减振降噪和运行状态监测提供了参考依据.     

水润滑轴承系统三维热弹流性能有限元分析

使用自编流固耦合轴承有限元程序,利用影响系数法和非线性优化法,对水润滑轴承系统的轴承-水介质-轴系统的热弹流性能进行了三维有限元分析.同时,有限元程序的有效性也被证实.仿真结果表明:一定工况下的水润滑轴承存在明显的弹性变形和一定程度的热变形;小膜厚比下轴承会出现明显的温升.因此,水润滑轴承的设计中,其变形和温升应加以考虑.     

具有气敏涂层的GMF静态磁机耦合模型及实验研究

为实现超磁致伸缩薄膜(GMF)在微气体传感器领域的应用,需要研究其在气敏涂层条件下的磁致伸缩特性.以几何非线性弹性理论为基础,将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了具有气敏涂层的悬臂梁式结构双层GMF低磁场下静态磁机耦合模型,解析了GMF悬臂梁末端的磁场与位移的数学关联.通过对双层薄膜TbDyFe/PI/SmFe和TbDyFe/Cu/SmFe进行试验,验证了磁场与位移数学关联的正确性.结果表明,曲线模型有较好的预测性,具有气敏涂层的GMF表现出更好的磁致伸缩效应.     

锯齿形多槽式动静压气体润滑轴承稳态和动态特性的研究

针对所提出的一种锯齿形多槽式动静压气体的润滑轴承，研究了轴承主要设计参数对稳态和动态特性的影响规律，得出了一般的设计原则。