动载轴承的非稳态热流体动力润滑分析

为了考察热效应对动载轴承润滑性能的影响,建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型,联立求解了广义雷诺方程、能量方程、固体热传导方程以及载荷平衡方程,得出了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨迹、流量和功耗。在求解过程中针对油膜和轴瓦温度场的时变性的不同,提出对它们分别进行非稳态和准稳态数值求解的方法。另外还采用了不同的温度边界条件进行计算。结果表明：在动载荷作用下,轴承的油膜压力、温度场、轴心轨迹、流量和功耗也随时间作相应的变化,不同的温度边界条件对计算结果有着显著的影响     

应力偶对滑动轴承热流体动力学特性的影响

研究了应力偶对有限长滑动轴承热流体动力特性的影响。推出了基于应力偶流体模型的油膜能量方程 ,并与应力偶流体的 Reynolds方程、轴瓦热传导方程一起联立数值求解 ,得到油膜的压力分布 ,油膜及轴瓦的温度分布 ,比较了 Newton流体和应力偶流体对轴承压力分布、温度分布及轴承承载力所产生的不同影响。结果表明 :应力偶流体在明显增大油膜压力的同时 ,也使轴承最大温度略有升高     

深浅腔动静压轴承油膜特性

以用于某高精度数控车床主轴部件的深浅腔液体动静压轴承为研究对象,在对其进行理论建模与分析的基础上,采用计算流体力学软件对深浅腔动静压轴承油膜特性进行分析.分析不同的转速、供油压力、偏心率、油膜厚度和深腔夹角等因素对油膜承载力、进油孔流量和油膜温升的影响.结果表明:进油孔流量随主轴转速的增加先增大后减小,随主轴偏心率的增加逐渐减小;油膜温度随外部供油压力的增加逐渐减小且趋于平缓;油膜厚度在0.03mm左右时承载力和温升最合适;在深腔夹角为10°时,油膜的动压效果最明显,油膜承载能力最强.     

斜面油垫静压轴承热油携带影响下的温升特性

以周向倾角0.028°动压承载效果较优的斜面式双矩形油垫静压轴承为对象,进行油膜热油携带及温升特性研究.从缝隙流动机理出发建立油膜热油携带数学模型,对该型号静压轴承常用7种载荷和12种转速工况进行流体仿真分析,探索热油携带影响下的油膜温升规律,并进行油膜性能实验.研究发现:当转速10～100 r/min时,部分载荷工况发生油膜热油携带现象;而当转速超过100 r/min时,所有承载范围内均会发生油膜热油携带现象,且油膜温升曲线有尖点,热油携带影响下的油膜温度急剧升高,油膜热累积现象加重.     

数控车床的液体动静压轴承油膜压力特性

以某高精度数控车床主轴部件为研究对象,研究建立动静压轴承油膜压力的理论模型和仿真分析模型的方法.首先将雷诺方程和油膜承载力方程转化为无量纲的形式,然后采用数值法求解得到轴承油膜的无量纲压力分布图和不同区域的压力值及分布规律.采用流体动力学软件求解轴承油膜仿真模型,获得轴承油膜压力分布,以及在不同供油压力和主轴转速情况下油膜压力变化规律,对进一步研究动静压轴承的承载能力和动静压轴承的设计提供重要的参考.将理论分析和仿真分析结果进行对比,验证了所采用的理论模型和仿真分析方法的正确性和可行性.     

关于静压轴承油膜测厚的试验研究

静压轴承的保护在设计应用静压轴承时必须要加以考虑，在重载下主轴启动、停止静压轴承都必须保证有一个最小油膜厚度，否则很难避免擦伤轴瓦。在重载条件下，正常运转时也要求当由于某种原因（油泵损坏，溢流阀掉压，阻尼堵塞等），油膜减薄到危险数值时，系统能给出信号提前自动停车。我厂在静压轴承保护上应用以下3种方法，取得了很好的效果。     

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。     

常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析

基于传热学原理,采用有限元法分析橡胶衬套的热力耦合效应,讨论衬套温升的物理机理.分析衬套的温度场分布特点及热应力应变规律;研究橡胶硬度、泊松比以及静压、转子转速、地层温度、压差对衬套温升的影响.研究结果表明:均匀温度场的温升越高,衬套的热应力和变形就越大;衬套的非均匀温度场呈椭圆形分布,温度梯度较大;衬套的温升、最大热应力及变形量随着橡胶硬度、泊松比、地层温度的增大而减小,随静压、压差的增大而增大.通过与现场失效实例对比,验证了分析结果的正确性和可靠性.     

毛细管节流的油膜轴承结构参数设计分析

油膜轴承的结构参数对其承载能力和油膜刚性起决定性的作用,轴承结构参数主要包括腔型结构、油腔数目、节流器参数等.对上述参数进行了分析.对腔式及垫式静压轴承、偏心油楔及阶梯腔的动静压轴承进行了静态设计计算,运用数值计算方法结合MATLAB软件编程求解了轴承结构参数与油膜承载能力间的相互关系.结果表明:阶梯腔结构相比于其他几种结构形式的动静压轴承具有更为理想的承载能力.     

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.     

Simulation and experiment of starting transient flow field of the hydrostatic bearing based on dynamic mesh method

A new method is developed to assess and analyze the dynamic performance of hydrostatic bear-ing oil film by using an amulets-layer dynamic mesh technique.It is implemented using C Language to compile the UDF program of a single oil film of the hydrostatic bearing.The effects of key lubrica-tion parameters of the hydrostatic bearing are evaluated and analyzed under various working condi-tions, i.e.under no-load, a load of 40t, a full load of 160t, and the rotation speed of 1r/min, 2r/min, 4r/min, 8r/min, 16r/min, 32r/min.The transient data of oil film bearing capacity under different load and rotation speed are acquired for a total of 18 working conditions during the oil film thickness changing.It allows the effective prediction of dynamic performance of large size hydrostatic bearing.Experiments on hydrostatic bearing oil film have been performed and the results were used to define the boundary conditions for the numerical simulations and validate the developed numerical model.The results showed that the oil film thickness became thinner with the increase of the operat-ing time of the hydrostatic bearing, both the oil film rigidity and the oil cavity pressure increased sig-nificantly, and the increase of the bearing capacity was inversely proportional to the cube of the change of the film thickness.Meanwhile, the effect of the load condition on carrying capacity of large size static bearing was more important than the speed condition.The error between the simula-tion value and the experimental value was 4 .25%.     

Simulation and experimental study on lubrication characteristics of vertical hydrostatic guide rails

In order to improve the cutting stiffness,the paper studies the vertical hydrostatic bearing in the slide when a ram is in feed process.The change of the oil film thickness on hydrostatic guide rail and the curve of the oil film thickness in various cutting forces are calculated and a relation model through theoretical analysis method is derived.The pressure field of the guide rail recess is simulated based on the finite volume method and demonstrated through experiments.The study is of vital theoretical significance for the improvement of machining accuracy of numerical control machines and the entire computer numerical control （CNC） equipment and provides valuable theoretical basis for the design of hydrostatic guide rail in engineering practice.     

液体静压轴承的优化设计与实验研究

本文设计了间隙节流比可调式腔内三孔回油,不等轴向封油边液体径向静压轴承与弓形三腔止推的组合静压轴承,导出其刚度、功耗、温升等计算简式。并以高刚度等为约束条件,以最低温升为目标函数,进行了计算机参数优化设计。通过实验验证了计算简式,还着重实验研究了该轴承主轴厂的回转?度、过渡过程、频率特性、温升及热变形。实验结论具有普遍实用意义。     

Determinate mathematical model of couple bearing force of magnetic-liquid suspension guide-way with complicate constraint

Magnetic-liquid suspension guide-way system( MLSGS) is coupled supported by permanent magnetic suspension and hydrostatic bearing. The structure and bearing mechanism of MLSGS of heavy computer numerical control( CNC) machine tools are introduced and the mathematical expression of bearing force of bearing unit is derived and it can be broken apart into six parts which sustains directly the coordinate components of broad external load,where the air gap of permanent magnet and hydrostatic oil film can be simplified as elastic supports,the compatibility equations of deformations for oil films and air gap are presented,and then the bearing capacity calculation of the bearing unit is transformed into a determinate problem. Considering the guide-way as a rigid body,the mathematics expression between the bearing unit's bearing force and the oil film variation is linearized,and the oil pocket's bearing capacity which bears different components of the external load is calculated separately. The six components of the bearing unit are added up,and the final general mathematics expression is derived. The proposed research offers a general simple method for calculating the bearing capacity of MLSGS with complicate constraint,which can be mastered simply by engineering designer and can improve design efficiency and accuracy.     

基于FLUENT的插齿机主轴液压轴承静态特性研究

利用基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT对插齿机主轴液压轴承的流场进行三维数值仿真,计算出轴承的动静态承载能力、流量、油膜刚度,分析并得出了相关轴承结构参数对液压轴承静态特性的影响规律．结果表明：当主轴静止时,随着偏心率的增大,承载能力随之增大,静态刚度逐渐减小;低速旋转时,承载能力和刚度均随着偏心率的增大而增大;当主轴在高转速大偏心率时,存在动压效应,并且动压效应对承载能力的影响不可忽略．分析结果可以为静压轴承的设计和优化提供新的计算方法和参考依据．     

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。     

偏心大涡动下油膜轴承压力场数值分析方法

提出了用一种基于流量连续性的分析方法计算压力场分布,数学形式更为简单,物理上更有意义,算例表明,此方法适用轴承在偏心大涡动条件下的数值计算。     

油膜轴承倾斜承载对冷连轧机启动的影响

针对某CVC带钢冷连轧机启动阶段支持辊油膜轴承静压承载能力不足的问题,应用流体润滑理论,建立了轴承倾斜工作下静压承载能力的全润滑系计算模型,分析了轧机压下倾斜、油泵功率和节流器液阻对轴承静压承载性能的影响. 计算结果表明,压下倾斜过大会造成轴套与衬套的轴线出现倾斜,进而导致轴承的静压承载能力急剧下降,是造成轴承寿命缩短、连轧机启动频繁失败的根本原因. 在实际生产中,限定了轧机压下倾斜设定值上限,增大了润滑油黏度,从而有效提高了轴承的承载能力,机组启动成功率显著提高.