轴系倾斜下可倾瓦推力轴承静动特性分析

针对船舶可倾瓦推力轴承在实际运行过程中存在的轴系倾斜问题,建立倾斜状态下可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,研究倾斜状态对可倾瓦推力轴承静动特性的影响。提出了以倾斜角和轴线投影角两个参数来表征倾斜状态的数学模型;联合热弹流体动压润滑模型和轴向油膜刚度、阻尼系数求解模型,全过程求解可倾瓦推力轴承静动特性。静态性能参数包括载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度;动态性能参数包括轴向油膜刚度和阻尼系数。结果表明:轴线倾斜使每块瓦承受载荷严重不均,造成各块瓦巨大的性能差异;倾斜角增大使瓦所承受载荷、油膜压力和油膜温度增加,油膜厚度减小,且外载荷越大变化越显著;轴线投影角所在轴瓦承受载荷最大,当轴线投影角在支点附近时,静态性能参数皆有极值存在;轴线投影角在距瓦进油边31°的位置时推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数有最大值。研究结果可为倾斜状态下可倾瓦推力轴承可靠性的提高提供参考。     

弹性横梁支承的可倾瓦推力轴承的静态分析

对推力轴承的周向负荷分配规律及推力瓦的静态工作点进行了研究．建立起系统的平衡方程式，计入了推力盘倾斜及推力瓦支承弹性横梁的影响．定义了可倾瓦的刚度系数，找到了可倾瓦与固定瓦油膜厚度之间的对应关系，从而利用固定瓦的计算结果来求得可倾瓦的静态特性及刚度系数．在Ｎｅｗｔｏｎ迭代法的基础，利用可倾瓦的刚度系数，在Ｎｅｗｔｏｎ迭代法的基础上，利用可倾瓦的刚度系数，求解非线性方程组．结果表明，推力盘的静态倾斜将引起各推力瓦负荷及静态工作点的很大变化．文中的工作可作为推力轴承广义热弹流分析及推力轴承－转子系统动力学研究的参考．     

可倾瓦动压气体轴承动态特性的频率效应

提出将偏导数法和折合系数法相结合来计算可倾瓦空气动压轴承的动态刚度和阻尼系数．通过有限元仿真，计算了轴颈和瓦块同频扰动下的可倾瓦轴承动态刚度和阻尼系数，并研究了这些系数随扰动频率的变化规律．计算结果表明，扰动频率较低时，可倾瓦空气动压轴承刚度系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而增大，阻尼系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而减小，扰动频率较高时，刚度系数趋于定值，阻尼系数趋近于0．     

基于有限元的塑料瓦推力轴承油膜特性分析

应用COMSOL Multiphysics对塑料瓦推力轴承建立有限元三维模型,在塑料瓦表面求解雷诺方程,得到塑料瓦表面的压力分布,以确定其弹性变形量,用于塑料瓦推力轴承油膜的特性分析.分析结果表明,载荷增大时油膜压力明显增大,并且油膜压力最大值向推力瓦出油区一侧移动,在推力瓦上产生较大变形;转速增加有利于形成流体动压润滑;倾斜角度在一定范围内增大时,油膜压力先减小后显著增大,存在一个最佳倾斜角,可以使油膜压力分布均匀.     

中间支撑可倾瓦推力轴承的工作温度

本文详细讨论了中间线支撑(支撑位置为0.5L)可倾瓦推力轴承的工作温度随轴承转速、载荷及流量变化而变化的关系。本文提供了这种轴承在极限支撑位置上轴承热效应的实验数据及分析结果。它也是[7]文的姊妹篇。试验证明,高速低载荷时以推力盘的工作温度近似油膜温度较好,而在低速及高载荷高速时仍应以轴瓦最高温度做近似估计。同时还表明,正确地估计轴承油膜的温升需正确确定油膜的进油口温度,而进油口处的温度将同时受到油腔温度,推力盘温度和热油传递作用的影响。     

前缘沟槽型可倾瓦轴承动态特性的试验研究

针对可倾瓦轴承润滑的特征,开发了一种新型前缘沟槽型(LEG)三瓦可倾瓦轴承;为获取该可倾瓦轴承的试验参数,研制了一套具有自动采集数据、实时分析数据等功能的可倾瓦轴承动态特性测试试验台;对比分析了浸润式滑动轴承与前缘沟槽型滑动轴承的轴瓦温度特性;采用有限差分算法理论计算了该轴承的动态特性参数,采用扫频激振方法试验研究了该轴承的8个动态特性参数,并通过对比分析理论计算与试验结果验证了试验方法的有效性.研究表明,所开发的滑动轴承具有较好的温度特性及刚度阻尼特性.     

三维传热对推力轴承温度分布影响的研究

针对油膜和瓦体界面上边界条件不确定的对流－导热耦合问题,对推力轴承的油膜和瓦体系统,构造了相应的三维传热计算数学模型,提出了在界面上分区实施温度连续和热流密度连续的逐步迭代求解方法,并对推力轴承的油膜温度分布和瓦面温度分布进行了分析研究。研究表明：三维计算不仅能揭示油膜层与层之间的温度变化关系,同时还能准确地反映瓦面实际温度分布。     

推力轴承油膜刚度的二维热弹流动力润滑计算

介绍了推力轴承油膜刚度的近似计算公式：采用有限元法进行了推力轴承的二维 热弹流动力润滑计算．考虑了粘度－温度关系，并利用有限单元法计算了轴瓦的热变 形和机械变形；在轴承瓦块瓦厚方向近似采用线性分布温度场，并且考虑了水冷管网 的冷却作用．在求得了油膜的压力场之后，利用偏导数法计算了油膜的动力刚度系数。 最后以葛洲坝机组为实例进行了计算，计算结果与实测值吻合得较好。     

光滑平面推力轴承的热流体动力特性

动压轴承的热流体动力特性是指计入沿膜厚方向的温度分布及油层和固体传热效应后的承载量、摩擦力等特性。本文采取适当的数学模型和方法,求得了推力轴承在广宽参数范围内的热流体动力特性,并提供系统的设计计算资料。将无量纲参数重新组合以便于进行参数分析并可更简洁地表达数据。文中给出了热效应载荷修正系数、最小膜厚修正系数及摩擦力修正系数。这些系数可用来很方便地估算推力轴承的热效应,所得结果与已发表的算例十分接近。     

挤压油膜阻尼器动力特性系数的试验研究

设计并搭建了挤压油膜阻尼器(SFD)动力特性识别试验台,对试验台各系统的组成和功能进行阐述,分析试验台的动力学特性.在此基础上提出一套可行的油膜动力特性系数的计算方法,测量了试验台的系统刚度和阻尼,研究了进动频率对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响规律.分析发现,油膜的阻尼系数不随涡动频率变化.该结果与经典短轴承假设相符,证明该试验台在识别挤压油膜阻尼器动力特性系数方面是高度可靠的.     

可倾瓦推力轴承启动过程瞬态热效应的实验研究

实验研究了可倾瓦推力轴承在 2 30 0～ 51 0 0r/min的名义转速范围内时 ,空载快速启动及慢速启动过程中推力轴承油膜温度和油膜厚度的瞬态变化规律 .实验表明 ,在启动过程中 ,油膜温度随转速的提高而升高 ,不同的升速时间对油膜温度的影响也不同 ,油膜的厚度也随转速的提高而升高 .     

离心力和热弹变形对大型水轮机推力轴承性能的影响

本文利用能量极小原理,采用三维分析方法,综合地考虑了瓦块力变形、热变形及油膜离心力等因素对大型水轮发电机组推力轴承性能的影响,采用等精度法处理并对轴承进行了性能计算.计算结果表明,油膜离心力和瓦块热弹变形对轴承性能有较大影响.     

基于有限元方法的液体动静压主轴系统数字化分析

轴承的支撑特性与主轴系统的动态特性直接影响着磨削加工质量,液体动静压主轴系统的动态特性主要体现在轴承的支撑刚度与阻尼.首先使用流体动力学分析技术对液体动静压轴承进行不同参数下的油膜承载能力、油膜温度场分析,进而使用动网格技术对油膜支撑刚度与阻尼进行分析.然后将所得到的支撑刚度与阻尼转化为等效模型应用到主轴系统动态特性有限元分析中,对主轴系统进行动态特性分析.最后采用实验方法测量主轴系统固有频率以验证分析方法的正确性.     

MOEMS倾斜下电极光开关的空气压膜阻尼效应

从基于微机械光电系统(MOEMS)的倾斜下电极扭臂式光 开关出发, 求解雷诺方程, 得到空气压膜阻尼系数和阻尼力矩的分析公式. 通过求解动力学 方程, 给出空气压膜阻尼效应对于光开关响应时间的影响.     

基于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度监控方法

为了克服在传统的推力轴承油膜温度监控方法中存在的瓦面温度滞后于油膜温度,以及最高油膜温度不易确定等缺点,提出了基于导热反问题分析和插值算法的油膜瞬态温度场重构方法。通过重构的温度场,不但可以解决由瓦体热容导致的测温滞后问题,而且还可以准确确定最高油膜温度值及其出现的位置,数值验证表明,琪于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度重构方法可用于油膜温度的在线监控。     

透平膨胀机气体动压可倾瓦止推轴承承载特性的研究

为探讨几何参数对可倾压动止推气机轴承承载能力的影响，在自行设计的止推轴承实验台上进行了大量的实验研究，提出了一睦几何参数取值的最佳范围，应用有限元法对平面扇形可倾瓦及曲面扇形可倾瓦时进行了理论计算，并将计算结果与实验数据进行了对比，得出曲面瓦优于平面瓦等一些有益的结论。     

结构参数变异对框剪地震响应的影响

以随机有限元理论为基础,将框剪结构的刚度、质量、阻尼等结构参数为随机变量,通过求解随机有限元的递推方程,得到框剪结构各层的地震动力响应均值和标准差历时曲线,分析结构参数单独变异,以及同时变异对框剪结构地震响应的影响,研究结果表明,对框剪结构而言,结构参数的变异对响应的均值变化影响都不大,主要是增大响应的标准差,刚度的变异性将引起框剪结构的响应发生大幅度变异,质量的变异性影响稍小,阻尼的变异性影响不     

轴承-转子系统运动分析及主轴振动的相位控制

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.