流体动压润滑推力轴承动特性的研究

文中讨论了推力和轴承动特性研究中的几个问题，首先给出单力瓦动特性系数的定义，接着利用坐标变换原理，提出推力轴承动特性系数的求解方法，最后给出一种加快计算速度的方法，从而使推力轴承动特性系数的计算既具有理论上的严谨性又不失实用性，对固定瓦推力轴承的动特性进行了研究，结果表明推力盘的静态倾斜对推力轴承的动特性产生显著的影响。文中的工作可以进一步推广至可倾瓦推力轴承动特性的研究，并可用于推力轴承－转子系     

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。     

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．     

计入三维热效应对可倾瓦推力轴承动力特性的影响

在考虑三维热效应的情况下,研究线支撑可倾瓦推力轴承的动力特性.建立广义雷诺方程、完整的三维能量方程、瓦体的热传导方程和温粘关系,联立求解非线性偏微分方程组,计算油膜的刚度和阻尼系数.研究表明：温度变化对可倾瓦推力轴承的动力特性有较大影响;与不计入热效应的线支撑可倾瓦推力轴承相比,计入三维热流体的可倾瓦推力轴承的油膜刚度和阻尼系数会增大,其理论计算结果更接近实际工况;随着载荷、入口温度的增加以及转速的减小,油膜的刚度和阻尼也会随之增大.     

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．     

可倾瓦导轴承液膜力非线性指数模型及应用研究

针对高可靠性立式轴系可倾瓦导轴承的液膜力非线性问题,提出采用8系数8指数模型来综合表征非线性液膜力,同时采用8个函数表达静态平衡点附近局部运动的导轴承刚度和阻尼,指数的大小表征液膜力的非线性强弱。基于指数模型分析了不同静态平衡点和扰动量等运行参数以及支点系数、预负荷系数和间隙比等结构参数变化下的导轴承非线性刚度力指数和非线性刚度系数,提出了基于导轴承结构参数的液膜力非线性弱化原理,并针对核主泵四瓦水润滑导轴承给出了一种实现该原理的支点加弹簧的新型支点结构导轴承。结果表明:液膜力的非线性强弱与工作静态平衡点和扰动量相关,静态平衡点偏心距和扰动量越大,则非线性刚度力指数pm越大,非线性越强,而阻尼力可认为是线性的;预负荷系数对pm影响较大,而支点系数和间隙比对pm影响较小;通过支点组件刚度和预负荷系数的耦合调节,可以实现在保持导轴承线性刚度不变的同时降低导轴承液膜力的非线性指数。8系数8指数模型相比数值求解法和解析法能更加直观地反映液膜力的非线性程度。     

流体动压推力轴承性能分析

本文全面计算了平面扇形瓦推力轴承的流体动压润滑性能,分析了压力中心、承载能力和功耗等性能参数与瓦倾斜参数和温升参数的关系.由计算结果可知,压力中心曲线存在着单值区、双值区和无值区。对于固定瓦和可倾瓦轴承,都可以选择最佳设计参数,使承载力最大或功耗最小.     

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。     

可倾瓦推力轴承轴瓦廓形的实验研究

本文提供了中间线支撑可倾瓦推力轴承在较广泛的工况下轴瓦廓形的实验研究数据。详细研究了轴瓦随载荷、轴承转速和润滑油流量等因素变化而变化的表现形态;进而得出了中间支撑的瓦块能形成动压油膜的试验结果。试验在英国谢菲尔德大学摩擦学试验室的150mm可倾瓦推力轴承实验台上完成。     

弹性金属塑料瓦推力轴承热弹流动力润滑分析数值方法

通过建立水电机组分块可倾瓦推力轴承热弹流动力润滑数值模型 ,利用有限元法联立求解三维控制方程组 ,给出了准确的推力轴承润滑分析方法 .在此基础上 ,进一步将数值模型应用于聚四氟乙烯弹性金属塑料瓦推力轴承的润滑分析 ,探讨该新型推力轴承的动力润滑适宜模型和计算方法 .计算结果与已有试验成果比较 ,符合较好 .     

用迭代法分析计算机床静压轴承-主轴系统的静态性能

本文参照文献[1] 的基本路线思路,构造了静压轴承--主轴系统的迭代计算方法。并联系机床中非常普遍的弹性两支承外伸轴系,以一台 MB1520型高速外圆磨床为例,考虑到该主轴系统径向轴承及推力轴承综合作用,用迭代法分析计算了该主轴部件的静态性能,一般情况下只需迭代1～3次,就可获得满意的结果。该方法计算效率高,占用计算机内存小,能在袖珍计算机上运算,为普及对机床主轴系统的静、动态特性研究及优化设计,提供了行之有效的方法。     

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。     

可倾瓦推力轴承工作温度的试验研究

本文详细讨论了当支撑位置为距轴瓦进油边0.625时轴承的工作温度随转速、载荷和流量变化而变化的关系。对这种径向线支撑轴承热效应的研究分析表明,运动件(推力板)的热效应对轴承工作温度有决定性的影响。轴承的温升值(相对油腔油温)在大流量时要大于小流量时的值。同时,本试验对被认为是这种轴承能获得较好综合性能的极限支撑位置的热效应提供了十分有用的实物数据资料。     

固定瓦推力轴承的结构改进及其最佳参数的研究

提出固定瓦推力轴承的结构改进措施，以克服惯性离心力的不良影响。建立封油边斜－平面瓦推力轴承的数学模型，经数值分析计算得出该推力轴承的最佳结构参数。阐明离心力对轴承性能的影响，给出临界雷诺数，依此可判断离心力影响的大小。     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

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.     

弹性摆动瓦气体润滑推力轴承——转子系统的稳定性分析

对弹性摆动瓦气体的润滑推力轴承－转子系统的稳定性进行了分析计算了这种轴承的线性气膜刚度系数和阻尼系数,并对线性情况下轴向瞬态响应作了分析,计算,给出了计算工线和高速转子系统的稳定性判据,为推力轴承－转子系统的可靠性评估提供了依据。