变支点滑动轴承工作机理分析及转子振动特性试验研究

将传统可倾瓦轴承瓦块的机械支点改为流体支点,提出了一种变支点滑动轴承结构;阐述了该变支点滑动轴承内外层油膜的形成原理,并分析了该轴承的初始工作状态;对轴承初始工作状态下的平衡位置进行仿真计算,论述了底瓦浮起所需静压腔面积与载荷、转速的关系.为了对该滑动轴承-转子的动力性能进行研究,获取试验参数,研制了一套能够自动采集数据、实时分析数据的滑动轴承-转子振动特性测试试验台.采用双面动平衡及影响系数法对试验台转子进行现场动平衡试验,结果验证了文中方法的有效性.对比分析了常规滑动轴承与变支点滑动轴承的转子振动特性以及试验台机脚的加速度振动特性,结果表明所开发的变支点滑动轴承具有较好的阻尼减振特性.     

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.     

大型径向可倾瓦滑动轴承热动力润滑性能的研究

分析了径向可倾瓦轴承块支点位置的分布情况对轴承润滑性能的影响,提出了在大型低速重载条件下,可倾瓦轴承采用小包角瓦块及瓦块支点的非均匀布置方式有利于建立动力润滑油膜。针对瓦块支点非均匀布置情况,研究了三维瓦块弹性变形对轴承润滑性能的影响,结果表明：在重载条件下,需要考虑小包角瓦块的弹性变形对可倾瓦轴承热动力润滑性能的影响。     

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。     

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.     

基于谐波小波和SVD的可倾瓦滑动轴承工频干扰抑制

针对新型流体支撑可倾瓦滑动轴承的振动位移信号中的工频干扰问题,提出了基于谐波小波和奇异值分解(SVD)的工频干扰抑制算法.首先基于谐波小波的严格盒型频谱和任意频段任意细分的特性,提取包含工频频谱的频段,然后在时域构建Hankel矩阵并进行奇异值分解,将反映工频成分的特征值置零,从而抑制工频成分,最后将去除工频的子带频谱同原始频谱其他子带合并,得到去除工频干扰的有用信号用于后续分析.试验结果表明,此算法可有效抑制工频干扰,为后续的新型可倾瓦滑动轴承的振动特性研究奠定基础,具有一定的工程应用价值.     

弹性支承可倾瓦轴承-转子系统振动稳定性分析

介绍了弹性支承可倾瓦轴承的动特性系数表达式及其计算方法,式中考虑瓦块惯性、支点摩擦和瓦背气膜等因素的影响,使理论分析及结果与实际情况更为逼近。此外,还采用单质量转子模型,对轴承－转子系统的振动稳定性进行了分析。     

滑动轴承油膜动力特性现场测定技术研究

本文应用时间序列分析及参数识别技术,对于滑动轴承油膜动力特性的现场识别方法进行了研究,提出了转子—轴承系统的简化模型,对于某可倾瓦轴承进行了计算机仿真计算,结果表明在阻尼比较小时,本方法结果与理论值相当一致。     

支点和踏板位置对跳水板力学特性的影响

研究跳板的力学特性是提高跳板跳水技术水平的基础,支点选择和踏板位置是两个主要影响因素。该文采用有限元方法,建立了跳板非线性三维模型,考虑了支点的单边约束特性,对不同支点位置和踏板位置下跳板的力学特性进行了分析比较。结果表明:1)在同样的外力作用下,支点靠近跳板固定端,板前端垂直位移增大;2)在压力作用下,支点和跳板接触,压力撤销后跳板反弹,与支点分离;3)无支点约束时,跳板固有频率最小;约束支点越靠近跳板固定端,固有频率越小;运动员位置越靠近板前端,固有频率越小;4)支点位置不变时,踏板位置越靠近板前端,板前端位移越大。该文研究成果不仅可以为运动员和教练员提供定量的支点选择和踏板位置调整的理论依据,而且为进一步研究跳板运动员耦合系统的生物力学特性奠定了基础。     

考虑瞬态冲击和弹性变形的滑动轴承特性与动力学响应

同时考虑瞬态冲击载荷和轴瓦的弹性变形,模拟了舰船在风浪拍击时推进轴支承滑动轴承的润滑特性与动力学响应,研究了聚四氟乙烯(PTFE)弹性金属塑料瓦滑动轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力和轴心轨迹随时间的变化情况。运用有限元法求解雷诺方程,将油膜力转化为轴瓦节点力计算了弹性变形;用欧拉法求解轴颈的动力学方程,计算了动态轴心轨迹。对比了刚性瓦与PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性,结果表明,轴瓦弹性变形对油膜厚度和油膜压力分布的影响不可忽略,并且轴瓦弹性变形可以提高滑动轴承的承载能力。对比分析了4个不同方向瞬态冲击载荷作用下PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性和轴颈的动态轴心轨迹,提出可通过改变轴承静载荷方向、减小瞬态冲击载荷方向与轴承偏心方向的夹角来增加最小油膜厚度,降低最大油膜压力,减小动态轴心轨迹的位移响应振幅,进而改善滑动轴承润滑状态,减小轴瓦的弹性变形量,提高轴承-转子系统的稳定性。     

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.     

动载径向滑动轴承油膜空穴研究

径向滑动轴承通过动压作用形成动压油膜来承受载荷,在几何间隙发散区会产生油膜空穴,存在油膜空穴区.油膜空穴的形成对轴承的静动特性有一定影响,而对于载荷变化的动载径向滑动轴承来说影响更为显著.本文用不可压缩流体空穴算法描述动载径向滑动轴承油膜分布,并在此基础上分析了动载滑动轴承的性能变化.     

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．     

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%.      

滑动轴承-转子系统中金属阻尼器的减振特性

为了探究金属阻尼器对滑动轴承-转子系统减振性能的影响,设计并制造了普通、周向金属阻尼器支撑、径向金属阻尼器支撑的3种滑动轴承,并通过试验研究了含3种轴承的轴承-转子系统的振动特性和稳定性,分析了轴承-转子系统的半速涡动和减振特性.结果表明:与普通滑动轴承相比,金属阻尼器支撑的滑动轴承的加速度幅值显著降低;因为没有明显的半速涡动和异步振动,所以径向金属阻尼器支撑的滑动轴承比周向金属阻尼器支撑的滑动轴承的减振效果更好;由金属阻尼器消散的振动能量有助于提高轴承-转子系统的动态稳定性.     

自位式多轴瓦滑动轴承发热的试验研究

本文分为两部份。第一部份是自位式多轴瓦滑动轴承发热的设计计算。简要地列举油漠各参数(压力、载荷、支点位置、发热等)的理论计算公式。第二部份是试验和分析、得出以下结论:(1)载荷对这种轴承发热没有影响;(2)M1080磨床轴瓦支承结构自位性不好,建议改为球面支座以减少轴承发热;(3)为了减少轴承发热可采用1号锭子油;(4)轴瓦支点位置可在(0.29—0.4)轴瓦宽之间选择,对轴承发热影响不大。     

径向滑动轴承中油气两相流体的润滑特性

本文根据含有小气泡的油气两相流体的物理特性,建立了湿空气和油的两相流体润滑膜物理模型,以及径向滑动轴承的润滑基本方程,同时采用SIP法求解了上述方程,并对径向滑动轴承的性能进行了计算、分析。     

微织构对径向滑动轴承承载能力的影响机理

为了揭示表面微织构对径向滑动轴承承载能力的影响规律及机理,以指导滑动轴承微织构的优化设计,在考虑空化效应和紊流影响的前提下,采用基于N-S方程的CFD技术建立了三维织构化滑动轴承的仿真分析模型,分析了微织构分布位置、形状和尺寸对轴承承载能力的影响,并从微织构对油膜压力的影响这一层面,探讨了微织构对滑动轴承承载能力的影响机理.分析表明:微织构的存在一方面具有增加油膜厚度、降低织构区油膜压力的负面作用,另一方面也具有推迟油膜破裂、扩大油膜承载区的积极作用,这两方面的共同作用形成了微织构对滑动轴承承载能力的影响机制;微织构对轴承承载能力的双重作用,导致只有在轴承主要承载区附近布置微织构方可提升承载能力,且当微织构布置于有利于提升滑动轴承性能的位置时,存在一个最优的织构轴向分布率、密度、宽度和深度,使得滑动轴承的承载能力最大.     

基于Visual Lisp的滑动轴承设计

为了提高滑动轴承设计效率并规范其基本设计流程,开发了一套滑动轴承的CAD系统。在AutoCAD环境下完成了滑动轴承的设计计算与校核,给出滑动轴承的计算参数,并以压力供油径向圆柱滑动轴承为例,对软件进行了验证。结果表明,该系统可满足滑动轴承辅助设计计算的需要。利用该系统,可减少滑动轴承设计中的重复性工作,提高设计的准确性和效率。     

边界滑移对EMP径向滑动轴承性能的影响分析

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,轴瓦材料的特殊性使其热变形远大于普通金属瓦轴承,但它所特有的边界滑移现象,对改善径向滑动轴承的润滑性能有较为明显的优越性,该文建立了计入边界滑移情况后对轴承３Ｄ热弹流分析的数学模型,并给出实例,对其润滑机理进行了初步的分析。