油膜轴承用弹簧设计研究

1　油膜轴承结构简介油膜轴承是一种流体动力润滑的滑动轴承,大量应用于现代具有板型、板厚自动控制的板、带材轧机及线材轧机的支承辊或工作辊上,承受轧制压力。其工作原理是:当轧辊以一定速度旋转时,润滑油被带入到楔形间隙中,由于润滑油不可压缩,产生一定的动压力。该动压力平衡加在轴承上的径向载荷。当轴承载荷、轧辊转速、轴承间隙、润滑油的粘度这四要素匹配得当时,可实现流体动压润滑;在速度低于某一值时动压效应无法形成,则需静压作为辅助,通常称之为静 动压油膜轴承。油膜轴承主要由径向承载件、轴向承载件、锁紧件及密封件等几部…     

纯铝在耐热铝合金高温变形过程中的润滑作用

采用圆环压缩法检测Al-Fe-V-Si系合金在喷射沉积高温时变形的摩擦因数,研究未加润滑剂、加石墨+机油润滑、加纯铝润滑、加纯铝+石墨+机油润滑4种条件下的摩擦因数随变形温度变化的情况,并探讨其润滑机理。研究结果表明,纯铝润滑以及纯铝+石墨+机油润滑均能有效地改善摩擦状况,其摩擦因数只有未加润滑剂时的1/3~1/4。采用纯铝润滑制备出外径×内径×长度为417 mm×340 mm×300 mm的正挤压管材,采用纯铝+石墨+机油润滑反挤制备出外径×内径×长度为520 mm×460 mm×1 000 mm的管材。     

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.     

动压油膜轴承的摩擦性能及表面形貌分析

在考虑弹性变形、倾斜因素和粘温粘压关系的基础上,简要概述了动压油膜轴承润滑理论,基于油膜轴承综合试验台在线模拟了轴承的实际运转,通过TR200粗糙仪测量了试验轴承的三维表面形貌,间接地反映了轴承合金的磨损情况。结果表明:动压轴承在承载区的粗糙度变化幅值比较明显,非承载区变化幅值比较小。因此,非常有必要采取合理的措施控制或减少摩擦和磨损的产生。     

考虑局部磨损和空化效应的径向滑动轴承混合润滑分析

为分析局部磨损和空化效应对径向滑动轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程及JFO空化边界条件建立了计入局部磨损的轴承混合润滑模型,通过数值求解研究了不同磨损深度对轴承油膜厚度分布、平均流体动压力分布、轴心位置和Stribeck曲线的影响。结果表明:局部磨损显著改变了油膜厚度分布和平均流体动压力分布;大磨损深度导致轴心位置改变,偏离原来设计;小磨损深度降低了轴承混合润滑阶段的摩擦系数,且能以更低的速度从混合润滑过渡到流体动压润滑;摩擦系数随着磨损深度的增加而增大。     

油膜轴承润滑站主要参数控制

油膜轴承是利用锥套和衬套之间的形成合理的油楔进行工作的 ,当锥套与轧辊一起转动时 ,具有一定粘度的润滑油不断被卷吸进锥套和衬套之间的楔形间隙内形成油膜 ,以承受轧机的载荷。因此 ,建立一套完善的供油系统 ,保证润滑油以一定的压力、温度和流量输送到油膜轴承上进行润滑 ,使油膜轴承自始至终保持在液体润滑状态下工作 ,是建设润滑系统的主要任务。油膜轴承具有摩擦系数小 ;承载能力高 ,对冲击载荷的敏感性小 ;使用寿命长 ,结构紧凑体积小 ;适合在高速下工作等特点。由于油膜轴承属于高精度的轴承 ,除了对安装前零部件的清洗和装配质量…     

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.     

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。     

轧机动压油膜轴承润滑油量的计算

为了研究轧机动压油膜轴承润滑油量的各种计算方法的准确性,给钢铁企业轧机油膜轴承润滑系统的设计提供理论参考。给出了油膜轴承润滑油量的相关理论计算方法和经验公式,分析了影响油膜轴承润滑油量的具体因素,并且结合实例对给出的计算方法进行了对比分析。计算结果表明：采用经验计算方法如根据轴承热平衡方程求润滑油量和根据轴承相对间隙及偏心率求润滑油量、数值计算方法以及理论计算方法的计算结果较为接近,能够满足生产要求;而根据生产中常用简化公式的经验计算方法所得结果精度较低。     

嵌入控制油腔的静压滑动轴承可控性研究

针对主动控制静压轴承转子运动的可控性和稳定性有待提高的问题,提出了一种在传统静压轴承的油腔内嵌入控制油腔的轴承结构,并采用主动单面薄膜节流器对其供油,充分利用轴承内部的二次节流,以此提高静压轴承的主动控制性能.基于雷诺润滑方程和流量守恒方程,采用有限差分法和欧拉迭代法建立了静压主轴的轴心运动计算模型,研究了不同轴承结构和进油压力下轴承的动态特性和控制特性.结果表明:当控制腔面积占比在30%,封油边宽度为5 mm时,静压轴承同时具有良好的动态特性和控制特性.通过合适的结构设计,嵌入控制油腔的轴承结构可以提高静压主轴轴心运动的可控性.      

内曲线径向柱塞马达滚柱-柱塞配合间隙优化

针对内曲线径向柱塞马达的泄漏和磨损问题,在考虑黏压效应、空化效应、油液压缩性及油沟压力与油膜边界压力的耦合作用下,对滚柱-柱塞摩擦副之间的动静压混合润滑油膜建立非稳态的弹流润滑仿真模型.基于该模型,对比分析了不同的配合间隙尺寸对油膜特性及泄漏的影响.结果表明:减小配合间隙可以降低空化、减小泄漏、提高油沟的静压支撑作用,增加配合间隙则可以提高油膜的动压效应.综合考虑最小油膜厚度、泄漏量和空化三个因素,滚柱-柱塞配合间隙的最优值为0.03 mm.     

大型轧机油膜轴承在酒钢中板厂的应用

酒泉钢铁 (集团 )公司中板厂的四辊可逆轧机于 1998年 8运行生产。其支承辊油膜轴承 (轴承座本体除外 )及其附件全部由太原重型机械 (集团 )有限公司油膜轴承分公司设计制造。该油膜轴承是首次在国内中厚板轧机上采用的动 静压油膜轴承。下面将该油膜轴承的使用情况和性能特点介绍如下 ,结构示意图见图 1。1　基本参数　　 (1)轧机基本参数轧机规格 :2 80 0ｍｍ ;最大轧制力 :5 5 0 0 0ＫＮ ;支承辊转速 :0 70ｒ ｍｉｎ ;支承辊重量 :83ｔ;支承辊直径 :180 0ｍｍ(2 )油膜轴承基本参数轴承公称直径 : 135 0ｍｍ ;轴承长度 :1130ｍｍ轴承名…     

微机CAD系列支撑软件及丛书(10)——滑动轴承优化设计及CAD

本软件应用广泛,是高速、重型和精密机械的设备设计中不可多得的使用工具.该软件能设计以下六种滑动轴承:(1)圆柱径向动压轴承;(2)可倾瓦径向动压轴承;(3)无周向回油槽油膛式静压轴承;(4)有周向回油槽油腔式静压轴承;(5)腔内孔式回油静压轴承;(6)隙缝式动静式轴承.本软件对滑动轴承设计提供了很大的方便.本软件除可对上述轴承进行常规分析计算和优化设计,还能绘制工作图,能在微机上直接求解雷诺方程,进行优化设计和绘制工作图的全过程.     

涡轮增压器织构化浮环轴承润滑数值模拟

为研究表面微织构对涡轮增压器浮环轴承在极端工况下润滑过程的影响,基于浮环轴承基本工作原理,以VT50半浮动轴承为研究对象,建立未织构、内织构和外织构3类浮环轴承内间隙三维润滑油膜模型,利用Fluent模拟获取润滑油速度及压力等信息。经研究获得以下结论：表面微凹腔的设置能够增强油膜承载能力,从而提高浮环轴承的工作平稳性,织构后最大平均油膜压力相对于未织构方案可提高1.92%;相对于外织构形式的动压作用,内织构形式通过挤压作用而在织构区域获得更高的油膜压力,前者油膜压力峰值可比后者高26.7%;在轴向润滑油出口区域附近设计微凹腔内织构是改善浮环轴承润滑性能的有效措施,可以防止轴承倾斜失效。     

混合流态下带油腔滑动轴承静态特性分析

以带油腔的高速动压径向滑动轴承为研究对象,基于层流、紊流润滑理论,建立了层流、紊流同时存在于同一轴承油膜时的滑动轴承静态特性二维模型;分析不同轴颈转速下油膜内雷诺数、压力、温度的分布以及承载力、摩擦力、侧泄量等静态特性的变化;并将结果与无腔圆柱轴承和单一流态下的计算结果进行对比.结果表明:在动压滑动轴承流场计算中,必须首先正确判定油膜流态及计入温黏关系;由于油腔的存在,混合流态下油膜雷诺数、压力分布曲线呈现明显的阶梯性;与相同条件的无腔轴承相比,开设油腔会小幅降低承载力,但同时会减少摩擦和降低温升,综合性能较优.     

传递函数法轴承-转子系统不平衡响应抑制

为了解决残余不平衡力随着转子同步高速旋转时导致轴承-转子系统产生不平衡响应的问题,提出适当增大偏心率以提高油膜刚度、进而抑制不平衡响应的方法。基于动静压柔性铰链可倾瓦轴承,首先结合流量平衡原理与液体润滑雷诺方程得出轴瓦油膜的压力分布模型,并建立转子运动方程以及瓦块力矩平衡方程;然后提出轴承-转子系统的简化方法,并根据得到的简化系统的运动微分方程推导系统的标准传递函数;最后为确定人为增大偏心率的实施方案,研究了轴心定位策略,并通过最小二乘拟合法得到轴心位置-控制力方程。数值仿真结果表明:轴心定位策略能实现较高的定位精度,不平衡响应的抑制效果显著,x和y方向的振动幅值均降低为原来的10%左右。适当增大偏心率使得油膜刚度提高,能够有效抑制轴承-转子系统的不平衡响应。     

甲醇重整微槽道反应器的性能

为了解决燃料电池系统的稳定氢源问题,研制了一种新型的甲醇重整微槽道反应器加工工艺方法。通过电火花加工技术在合金片上加工出平行的槽道,然后通过扩散焊将十多层的合金片焊接在一起,再通过溶胶-凝胶方法将催化剂涂层负载到微槽道反应器的内壁上。微槽道反应器的整体尺寸为40 mm×40 mm×8 mm。考察了催化剂涂层的配比、反应温度、水醇比、进料速度、反应时间对甲醇重整微槽道反应器性能的影响。结果表明:当反应温度、进料速度、水醇摩尔比分别为282°C、6 cm3/h、1.3时,该微槽道反应器的氢气产率可满足11W燃料电池的需要。     

转子系统支承松动的非线性动力学及故障特征

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,分析了带有一端轴承支座松动的弹性转子系统的复杂非线性现象·针对非线性转子轴承系统的具体特点,采用短轴承油膜力模型,应用RungeKutta数值积分方法,得到系统在某些参数域中的分岔图、时间历程、相图、轨迹图,以及Poincare映射和频谱图,直观地显示了系统的某些运动状态·研究结果表明,松动转子系统在一定条件下松动端轴心轨线图呈"柱状"结构,松动端轴承支座在转速较低时处于微幅运动状态·该研究结果对于更好地了解松动转子系统的故障特征及其诊断提供理论参考·     

基于有限长线接触的直齿轮弹流润滑数值模拟

针对具有旋转与轴向2个方向速度的胶印机窜墨棍直齿轮润滑问题,提出一种基于有限长线接触的直齿轮弹性流体动压润滑的数值模拟方法.首先,对模型进行几何分析,并运用有限长弹流理论建立了包含2个方向速度的控制方程,如Reynolds方程、油膜几何方程、润滑油黏度、密度方程和载荷平衡方程;然后,对控制方程进行无量纲化以提高数值计算效率和求解的收敛性;最后,采用有限差分法对具有强非线性的控制方程进行离散化,并采用多重网格法进行数值求解.数值计算结果表明,该方法能有效获得直齿轮不同工况下的润滑油膜压力、膜厚分布,同时还可得到相应的油膜摩擦系数,为研究具有2个方向速度的直齿轮摩擦问题提供了一种有效途径.     

表面异构微槽滑动副的动压润滑性能比较

为表面微结构的主动设计提供参考,采用基于纳维-斯托克斯方程的计算流体动力学方法,在垂直主流方向零压条件下对表面具有数种槽造型的滑动副进行全膜厚润滑分析。建立异形同尺度微槽几何模型,以牛顿流体和层流假设进行非光滑流场计算,在3种滑动速度下以造型壁面的剪应力和总压为基础讨论摩擦情况,并分析造型的诱导动压和润滑流场油膜压力极值位置,对比了不同造型对应润滑场的净黏性力。单向滑动工况数值模拟表明:不同类型槽的动压润滑性能差异显著;梯形类槽表现出较好的动压润滑性能,光滑壁面上各点相对摩擦因子最大值仅为0.54,非光滑诱导动压增量达13.8%,压力极值位置与理论支撑中心偏心率为7%。