考虑紊流和滑移影响的液态金属润滑螺旋槽轴承设计

为了研究液态金属作为润滑介质时对螺旋槽轴承性能的影响,针对液态金属黏度低与接触角大等特点,建立了考虑紊流和边界滑移影响的轴承性能计算模型,进行了液态金属润滑螺旋槽轴承设计。基于螺旋槽轴承的特殊结构,在非正交坐标下运用有限差分法以及局部积分法求解了雷诺方程,得到轴承膜厚压力分布;采用Ng-Pan紊流模型并综合滑移长度模型(SLM)和极限剪应力模型(LSSM),分析对比了考虑紊流滑移影响和层流无滑移时的轴承性能;研究了槽数、螺旋夹角等结构参数对轴承静动态性能的影响,确定了轴承各结构参数的最佳取值。结果表明:适当的半滑移设计可以有效提高轴承承载能力并减少空化区域面积;在槽数为8～12、螺旋夹角为60°左右、槽深为20μm、沟脊比为1时,轴承可以获得良好的静动态性能。研究工作对国产高性能CT设备的液态金属轴承设计具有一定的指导意义。     

双向人字槽液体润滑止推轴承动力性能

采用有限元法解雷诺方程，研究了双向人字槽液体润滑止推轴承的承载力、轴向刚度系数和阻尼系数，并与相同参数下正转、反转的单向人字槽止推轴承进行比较，计算结果表明，双向人字槽止推轴承的承载力、轴向刚度系数和阻尼系数稍差于正转时的单向人字槽轴承，但优于反转时的单向人字槽轴承，在合理的设计参数范围内，通过优化，双向人字槽液体润滑止推轴承可以得到良好的动力性能，在变向转动工况下，其动力生变化不大。     

箔片安装位置对气体轴承性能影响的仿真分析

为研究弹性箔片气体轴承中箔片安装位置对轴承静、动态性能的影响,对具有不同箔片安装位置角的弹性箔片气体轴承进行了静、动态性能的计算。采用有限差分法耦合气体轴承压力控制方程及箔片柔度方程,获得了气膜压力、厚度分布及轴承承载力;基于小扰动法,计算了轴承的动力学系数。结果表明:弹性箔片气体轴承安装箔片时存在一个"敏感"位置区间,会对轴承静、动态性能构成显著影响;在这一区间内,气膜平均气压及承载力显著下降,主刚度系数下降,交叉刚度系数会在数值上接近主刚度系数,严重影响轴承稳定性,阻尼系数变化相对较小;这一"敏感"位置区间在数值上与轴承偏位角形成近似互补关系;在进行弹性箔片气体轴承实际安装操作时,可以先进行360°整周箔片轴承的偏位角计算,将安装狭槽布置在偏位角的对侧,即远离主要承载区位置。     

微气体螺旋槽推力轴承-转子系统非线性动力学分析

基于分子气体膜润滑模型探讨微气体螺旋槽推力轴承中的稀薄效应,将广义雷诺方程与运动学方程在时域内耦合并采用直接数值模拟方法联立求解,获得了任意时刻微转子的瞬态位移和速度响应,考察了气体稀薄效应以及不同螺旋槽结构参数对微气体螺旋槽推力轴承-转子系统非线性动力学行为的影响,并得到不同转速对应的轴向扰动临界值.结果表明:考虑稀薄效应时微轴承-转子系统显示出更好的稳定性;转速增加,轴向扰动临界值降低;能提高微轴承承载力的最佳螺旋槽结构参数,并不利于提高微系统的稳定性.     

变转速工况下电动汽车涡旋压缩机切向泄漏研究

针对电动汽车涡旋压缩机动、静涡旋盘径向间隙产生的切向泄漏问题,文章基于油膜润滑理论计算模型,利用有限差分方法数值求解二维雷诺方程,得出动、静涡旋盘径向间隙上的油膜压力分布规律以及压缩机转速变化时涡旋盘壁面上的油膜承载力和表面摩擦力的变化规律.压缩机性能实验结果表明:随着压缩机转速的增大,泄漏间隙随之减小,表面摩擦力随之...     

基于有限体积法的螺旋槽气体推力轴承润滑计算

为避免螺旋槽边界曲线对计算造成的不便,利用坐标变换将螺旋区域变为扇形单元,采用有限体积法得到气体雷诺方程的离散计算式,并将计算结果与已发表的有限差分法、有限元方法及解析算法的计算结果进行对照,验证了本文计算模型和数值方法的正确性.结果表明:当螺旋角在10°到15°之间取值时,承载力可获得最大值;槽深减小,压力增大,摩擦转矩也有一定的增加;压力分布的明显特点是:槽台交界处压力取极值;压缩数高,压力增大,压力梯度大.     

微极性流体螺旋槽径向轴承油膜稳定性

给出了以微极性流体为润滑剂的径向滑动轴承油膜压强摄动方程，并采用有限元法研究螺旋槽径向轴承油膜稳定性。在此基础上计算了螺旋槽径向轴承油膜刚度系数、阻尼系数和不涡动的转子临界质量，微极性流体的特性由耦合数和分子特征长度两个参数决定。研究表明，微极性流体螺旋槽径向轴承比一般牛顿流体为润滑剂的轴承油膜具有更好的稳定性，高耦合数时，润滑油膜厚度和微极性流体分子特征尺度的比值越小，轴承油膜的稳定性越好．     

温度影响下箔片动压止推轴承分析

为了探讨高温、高转速透平机械中影响箔片轴承性能的温度及气膜压力场分布等因素,对以弹性支撑结构刚度为常数的箔片动压止推轴承建立了雷诺方程和能量方程,并对轴承内部的气流速度进行了分析;通过将气膜的温度、压力以及箔片的变形进行流固热多场耦合,采用有限差分法进行数值计算,得出了内部气膜温度和压力分布,由此分析了轴承结构刚度和轴承数的变化,以及气膜压力、温度和承载力的变化趋势。研究结果表明:支撑结构刚度增大,轴承间气膜的平均压力减小,平均温度上升;轴承数增大,气膜的平均压力和温度升高。设计气体轴承时弹性支承结构的刚度与转子的转速应予以考虑。     

考虑孔加工锥度误差影响的液态金属润滑螺旋槽轴承性能分析

为了研究孔加工误差对液态金属润滑螺旋槽轴承性能的影响,建立了考虑孔加工锥度误差影响的轴承性能计算模型,进行了轴承工作静动态性能的分析。基于流体动力润滑理论运用有限差分法进行求解,得到了考虑孔加工误差时轴承油膜的压力分布图;通过设置不同的加工锥度误差得到了不同误差下轴承工作的静动态性能对比图;研究了加工锥度误差在不同偏心率下对轴承静动态性能的影响;确定了轴承所允许的孔加工锥度误差和偏心率的最佳取值。仿真结果表明:允许的锥度误差的大小与轴承所适用的偏心率范围有直接关系;控制加工锥度误差在0.007 5°以内、轴承偏心率不大于0.4时,轴承可以获得较稳定的静动态性能。此项研究对考虑加工误差的液态金属轴承设计具有一定的指导意义。     

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.     

新型弹性箔片动压气体止推轴承的理论研究

对新开发的弹性箔片动压气体止推轴承进行了理论分析,采用等温气体模型,导出求解该轴承静态特性的弹性流体动力润滑方程,利用有限元方法对方程进行求解,得到了该轴承在流固耦合下的压力分布和间隙分布,以及结构参数对轴承性能的影响.数值计算结果表明:节距比和瓦块张角存在最佳取值,节距比取0.5,瓦块张角为70°~90°时,可得到理论上的最大无量纲承载力;弹性模量越大,无量纲承载力随着间隙比和轴承数的增加而增大的趋势就越明显;选择合适的结构和材料,可以得到较高的承载力,这将进一步扩大该轴承的应用范围.     

动力参数与应力偶参数对轴承润滑性能的影响

研究了不同动力参数与应力偶参数对轴承润滑特性的影响．以微连续介质理论为基础,推导了二维非稳态应力偶流体动态润滑轴承的变形Reynolds方程．数值分析结果表明,应力偶流体与牛顿流体相比,油膜压力增加,从而油膜的承载能力提高,摩擦系数减小．轴承的偏心率越大,应力偶参数对承载力的影响越明显;动力参数越大,最大油膜压力值越大,应力偶效应越显著,且随动力参数值的增加,最大油膜压力值出现在θ增大的方向．     

静-动压油膜轴承衬套

油膜轴承是轧机的核心部件 ,为满足不同的轧制制度要求 ,油膜轴承相应有两种结构 :动压油膜轴承和静 -动压油膜轴承。动压油膜轴承是依靠轴 (锥套 )的旋转 ,将润滑油带入轴承间隙 ,形成压力油膜 ,产生动压承载力以平衡外载荷。动压油膜的形成取决于工作载荷、轴承转速、润滑油粘度、轴承间隙相互匹配。转速决定油膜厚度 ,当转速达到一定值 (称为临界转速 )时 ,就存在足够的动压油膜保持在承载区内 ,维持轴承的正常运行。当相对速度小于临界值时 ,轴承内难以形成足够的动压油膜以平衡轧制力 ,从而产生边界摩擦 ,使动压轴承的寿命大大降低。静…     

无限长圆柱轴承非稳态完整油膜边界的确定

给出了无限长轴承滑膜力的解析表达式,证明了雷诺边界条件等价于雷诺方程的双重变分,且给出了雷诺方程变分形式的解析表达式,最后用有约束优化方法来确定完整油膜多的边界,得到无限长轴承是全周油膜的结构,并通过一个绕静偏心作同频涡动的转子作为算例进行检验,同时与不同宽径比的有限长轴承数值结果进行了比较。     

箔片动压止推气体轴承流固耦合数值模拟

针对鼓泡弹性箔片动压止推气体轴承的结构,在假设内部流体为层流、沿气膜厚度方向压力不变、忽略流体体积力和惯性力的基础上,建立了可压缩性流体Reynolds方程;采用有限差分法,在考虑流场为等温过程的条件下,对Reynolds方程进行了数值求解,得出轴承内部的压力分布。充分考虑鼓泡结构在压力作用下的弯曲变形,采用双向流固耦合模型,分析了顶层箔片的变形与压力场之间的相互作用,结合薄板弯曲模型得出的轴承顶层箔片的变形和气膜间隙分布,分析了轴承数、箔片结构对轴承性能的影响。研究结果表明:支承结构位置不当会直接影响气膜压力的分布,造成承载能力下降;提高轴承数、增大进出口气膜间隙比和轴承内外径之比,可以提高轴承的承载性能;节距比为0.5时承载性能最佳。该结果可为鼓泡弹性箔片动压止推气体轴承的结构设计提供参考。     

多排环形供气孔静压止推气体轴承的研究

为了提高静压止推气体轴承的刚度及承载力,对一种多排环形供气孔静压气体攫推轴承进行了研究,从气体轴承雷诺方程出发,采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法推导出了控制方程的有限元形式,并由控制方程的边界条件,采用向前迭代法对轴承静特性参数进行了数值求解,分析了不同参数对止推轴承性能的影响,理论分析及试验研究表明,采用多排环形供气孔后,轴承的静刚度性能有了显著提高。     

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。     

复合分子泵牵引级螺旋槽深对压缩比的影响

建立了描述复合分子泵牵引级抽气性能的理论模型.依据该理论模型,在牵引级不同螺旋升角、转子-定子间隙、转子转速、被抽气体流动状态条件下,对牵引级螺旋槽深与压缩比的关系进行了研究.结果表明:压缩比随螺旋槽深的减小,先增加后减小,存在最优螺旋槽深,使牵引级的压缩比达到最大;螺旋升角对最优螺旋槽深影响较小;最优螺旋槽深随转子-定子间隙减小而减小,随转子转速的增加而增加;当被抽气体为黏滞流时,最优槽深值更小.     

可逆式动压推力轴承新型结构最优参数的研究

探讨将应用于抽水蓄能电站发电机组中的新型可逆式动态推力轴承结构，即采用改变摆动瓦两侧波纹管压力差和支承摆动瓦的球面油垫的压力分布以实现压力中心可调的侧推轴承结构。应用有限元法对二维Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程进行求解计算，从而求出这种新型推力轴承的油膜压力和油膜厚度分布，找出了在ｈｍｉｎ＝Ｃ时的最佳油楔角及与之对应的最大承载能力，并对这种轴承的参数进行实验证验。     

基于转子-轴承-干气密封系统静环振动分析

以转子-轴承-干气密封系统为研究对象,综合考虑轴承油膜力及外界瞬时激振力对干气密封系统稳定性的影响,建立转子-轴承-干气密封系统轴向振动模型,并利用近似解析法求解微尺度下的非线性雷诺方程,同时耦合振动方程推导得出气膜轴向刚度及轴向阻尼的表达式并编程计算.通过分析不同螺旋槽数响应下时间历程图和相轨图,探寻系统轴向振动特性...