考虑瓦块磨损的可倾瓦径向轴承-转子系统动态特性研究

针对含有瓦块磨损故障的可倾瓦径向轴承-转子系统润滑和振动特性耦合建模问题,考虑了瓦块磨损、转子与瓦块平摆振动和轴承混合润滑的影响,提出了可倾瓦径向轴承-转子系统的混合润滑动力学模型,研究了不同磨损率下转子振动特性和轴承润滑性能的动态响应,探明了转子偏心量、转速和预载荷系数等参数与磨损率的耦合作用对轴承-转子系统动态特性的影响。结果表明:转子在磨损瓦块位置的振动位移和振动加速度随磨损率的增加而增大;与无磨损轴承相比,磨损轴承的转子加速度峰值频率会额外激起转频的偶次倍频;多瓦块磨损会导致转子振动响应和轴承油膜压力显著增大。该研究结果可为可倾瓦径向轴承-转子系统的状态监测及故障识别提供理论参考依据。

多孔质气体静压径向轴承的可压流动建模及数值求解

为研究可压流动下多孔质静压径向轴承的静特性,基于雷诺润滑方程、多孔质达西方程、气体压力-密度方程,建立了多孔质径向轴承的流动模型.提出了一种处理多孔质轴向端面压力边界条件的Laplace-Neumann虚拟节点法,结合有限差分法、松弛迭代法、压力-密度耦合迭代法对流动模型进行数值求解.分析了可压流动下轴承半径间隙和供给压力对静压特性的影响,并与不可压流动计算结果进行对比.结果表明:在同一最小膜厚下,随着半径间隙和供给压力的增大,可压流动与不可压流动的承载能力、质量流量和功耗均增大.可压流动下的承载能力在半径间隙0.01 mm和0.03 mm下小于不可压流动,在半径间隙0.05 mm下大于不可压.可压流动下的质量流量和功耗均大于不可压流动.本研究可为多孔质静压径向轴承的设计及快速计算提供参考.

特大型灯泡贯流式水轮发电机组径向轴承装配新工艺

传统的灯泡贯流式水轮发电机组径向轴承装配工艺,大轴调整时使用的受力点不是机组运行时的实际受力点,大轴的实际受力点在轴承支架上,由于未考虑到大轴的挠度问题,将影响机组运行时大轴与轴承支架的同心度,直接导致运行过程中大轴受力不均匀,影响机组的运行质量。在沙坪二级水电站,使用先将受力点移动到轴承支架上,再进行大轴与轴承支架的同心度调整的方法对三台水轮发电机组进行了径向轴承装配,有效消除了大轴自身的挠度影响,其他机组采用传统径向轴承装配工艺。通过六台机组的运行数据和运行质量的对比分析,证明此装配新工艺能够有效地避免大轴的挠度问题,达到提高机组运行质量的目的。

高温超导磁悬浮径向轴承的刚度特性仿真分析

刚度特性体现了超导磁悬浮轴承的稳定性,是高温超导磁悬浮径向轴承整体性能的主要评价指标之一。为探索刚度特性更优的径向轴承结构,笔者通过COMSOL软件对3种不同类型的径向轴承进行仿真设计,对比、分析不同结构的径向轴承的电磁特性,进而分析受力情况与刚度特性。结果表明,厚度较大、结构均匀的永磁体的径向轴承周围磁通密度更大,磁场梯度更强,刚度特性更优,在后续设计中可采用这种结构的径向轴承。

一种磁悬浮径向轴承内部电磁力自动控制方法

传统的径向磁轴承内部的电励磁磁路存在耦合缺陷,导致径向磁轴承的运行稳定性偏低。针对这一问题,提出一种磁悬浮径向轴承内部电磁力自动控制方法。在分析轴承内部结构的基础上,根据等效磁路理论构建磁轴承模型,从而得到其内部的电流刚度及位移刚度。为有效避免磁轴承发生偏移,采用有限元法降低定子磁极对转子的干扰力矩,并利用磁轴承定子转矩生成的陀螺力矩和重力运算获取系统各个参数值。最后,运用解耦控制法对输出与控制变量实施解耦,消除耦合现象,达到最优控制效果。实验结果表明:磁悬浮径向轴承内部电磁力自动控制方法具有较高的准确性和鲁棒性,能够实现对轴承内部电磁力的有效控制。

惯性项对动静压浮环径向轴承压力场的影响

利用基本简化的Navier-Stocks方程组 ,获得无惯性力流体动压润滑轴承的流速场与压力场 ,以其为近似初始条件 ,导出在迁移惯性力影响下的非定常雷诺方程 ,并在此基础上 ,利用有限元素方法 ,求解非定常雷诺方程 ,获得浮环轴承内外膜的压力场 .结果表明 :惯性力对轴承的压力分布有明显的影响 .

晶圆减薄设备空气静压径向轴承静态性能研究

空气静压主轴是晶圆减薄设备的关键部件,其磨削晶圆的精度取决于空气静压止推轴承和径向轴承的静态性能。针对空气静压径向轴承在静态性能方面存在承载力小和刚度低等问题,研究了空气静压径向轴承结构参数对静态性能的影响。通过建立流体场数学模型和数值模型,对供气压力、平均气膜厚度、节流孔直径、节流孔个数以及节流孔轴向位置这几种因素对空气静压径向轴承静态性能的影响进行了研究,得出了相关因素与轴承承载力、刚度和耗气量的变化规律曲线,据此优选出空气静压径向轴承的最佳参数。通过对比,流体场数学模型计算结果与数值模型有限元分析结果误差为3%,验证了有限元仿真方法的准确性,为晶圆减薄设备空气静压径向轴承设计提供了理论依据。

电磁径向轴承结构参数设计研究

以某导弹转动惯量测试平台中电磁径向轴承的结构参数设计为例，详细研究了电磁轴承结构参数设计的几个关键问题，提出了有静载时差动控制电磁铁静态工作点的设置及启浮问题的新思想，新方法，给出了具体的设计步骤，对电磁轴承结构参数设计有实际的指导意义。

基于MATLAB的轴向开槽水润滑径向轴承性能分析

对轴向开槽水润滑径向轴承的润滑性能,包括动压润滑水膜厚度、压力分布、轴承承载力等应用MATLAB软件进行数值计算与分析。结果表明:轴向开槽轴承压力分布不连续,水槽处压力降低为0;相同几何尺寸的轴承开槽后承载能力比不开槽时的低;槽的宽度越大,个数越多,轴承的承载能力也就越小。

径向轴承启动过程瞬态热效应的研究

联立求解广义雷诺方程、油膜瞬态三维能量方程、轴瓦瞬态三维固体热传导方程及轴颈的运动方程,并考虑粘度和密度随温度及压力的变化,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件,确定了在承受稳态载荷时圆轴承在启动过程中的温度变化情况.介绍了一种有效的用于求解轴承瞬态性能的改进Newton-Raphson算法.结果表明:整个系统达到热平衡的时间与启动加速度的大小无关;启动加速度越高,温度升高越快;在启动过程中,油膜最高温度出现的位置沿膜厚方向而变化.同有关试验结果的对比证实所建模型和所用算法正确可行.

弹性支承箔片动压气体径向轴承理论模型的研究

提出了一种新型结构弹性支承箔片动压气体径向轴承,针对此种结构,提出了求解弹性流体动力润滑问题(EHDL)的弹性基础支承箔片轴承流-固耦合物理模型,分析了弹性基础支承材料的特性,建立了弹性基础受力三维六自由度变形和考虑了包括非线性项动态气膜力和轴承不对中(角偏差)效应的非定常可压缩雷诺方程的数学模型;然后从控制方程出发,给出了求解弹性支承箔片动压气体径向轴承静态特性参数(压力分布、承载力、偏位角、摩擦力矩)的分析方法;并以静特性分析为基础,采用Lund的线性化假设,分析了弹性支承箔片动压气体径向轴承的动态性能(4个刚度系数及4个阻尼系数);最后在动特性分析的基础上,采用刚性对称转子模型,分析了轴承的稳定性。

轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析

通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程,建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑(TEHD)模型.在此基础上,深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明,弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部"凸"的形状,且最大油膜压力减小;当只考虑热变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部"凹"的形状,且最小油膜厚度增大,但热变形对最大油膜压力的影响不大;当同时考虑弹性变形和热变形(即完整的TEHD模型)时,轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化,因此,对于重载高速的操作工况,有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.

热边界条件对径向轴承的热流体动力润滑分析的影响

建立了径向轴承的三维热流体动力润滑模型,该模型涉及质量守恒广义Reynolds方程、三维能量方程和固体热传导方程的联立求解。在此基础上,对几个重要热边界条件的处理方式进行了深入的研究。结果表明,热边界条件的处理对径向轴承热流体动力润滑分析的结果有较大的影响,为了获得可靠的计算结果,应根据实际的操作工况合理地确定热边界条件。

织构化径向轴承的承载性能研究

采用基于N-S方程的CFD方法,建立无限长径向滑动轴承的动压润滑模型,研究织构化径向轴承的承载性能,并与非织构化轴承进行对比。结果表明:对径向轴承进行完全织构化,当织构面密度不断增大时,径向轴承的承载力先增加继而减小,即存在一个具有承载极大值的最优面密度值,并且存在一个合适的面密度范围使得织构有利于径向轴承承载力的提高;对径向轴承进行部分织构化,分布在承载区的织构面积越大,承载能力越大;随转速的增大,径向轴承的承载力几乎以线性速度增长。

提高小孔供气静压气体径向轴承稳定性方法的探讨

对通过向轴承系统引入附加阻尼以提高小孔供气静压气体径向轴承稳定性的方法进行了回顾和分析 ,介绍了“O”形橡胶圈加稳、Sixsmith式、双气膜、切向进气四种附加阻尼的小孔供气静压气体径向轴承和胶圈加稳切向小孔供气及双气膜切向小孔供气两种复合形式的小孔供气静压气体径向轴承。并对这几种轴承的结构型式、研究发展、应用范围和优缺点进行了详细的描述。

橡胶圈加稳切向小孔供气径向轴承的试验研究

对附加阻尼方式的橡胶圈加稳单排及四排切向小孔供气径向轴承进行了对比性试验研究 ,旨在探讨橡胶圈加稳单排切向小孔供气径向轴承的可行性 ,以期将其应用在透平膨胀机等高速旋转机械的工业领域。在试验中 ,两种结构形式的气体轴承分别达到了 14 0 6 2 5× 10 4r/min (超速 32 2 % )和 14 2 0 89× 10 4r/min (超速 33 5 % )

加工误差对气体静压径向轴承的影响

建立了一种考虑影响气膜厚度误差、圆度和圆柱度误差的气膜厚度分布综合表达式,考虑加工误差对气体静压径向轴承的影响,进行了气体润滑有限元分析.分析表明:圆度和圆柱度误差对轴承的承载能力影响不大:气膜厚度误差为平均气膜厚度的5%时,承载能力变化约为10%.

气穴现象对动静压浮环径向轴承压力场的影响研究

由Navier-Stokes方程得出计入惯性项的变密度、变粘度的深浅腔动静压浮环径向轴承的内、外油膜无量纲非定常Reynolds方程,给出深腔压力边界条件和流量边界条件,对不同偏心率下不同含气率的内、外油膜压力场进行了分析。计算表明,深腔气穴使动静压浮环径向轴承的内、外油膜的压力峰值下降,在小偏心率下影响较为明显,对内油膜压力峰值的影响大于外油膜。

固定瓦-可倾瓦组合径向轴承-柔性转子系统非线性运动分析

针对流体润滑中具有Reynolds边界条件的非定常Reynolds方程,运用Castelli法求解Reynolds方程,生成了单块轴瓦坐标系下的非线性油膜力数据库。根据固定瓦-可倾瓦组合滑动轴承的结构特点,对单瓦库进行检索、插值和拼装,获得了固定瓦-可倾瓦组合径向滑动轴承的非线性油膜力。针对柔性转子-组合滑动轴承系统,运用自适应步长Runge-Kutta法和Poincar啨映射计算了不同支点比下的轴颈的非线性运动轨?J到峁砻?转子系统表现出周期解,倍周期解和准周期解等非线性现象,支点比为0.6时的系统性能略优于支点比为0.5时的系统性能。

双径向轴承安装三叉杆滑块式万向联轴器机构的运动分析

建立三叉杆滑块式万向联轴器机构输出轴采用双径向轴承安装时的系统坐标系,应用空间机构坐标变换技术建立输入轴与输出轴的关系方程,推导出当输入输出轴存在偏转角运动时输出轴的运动方程。通过数值分析法绘制第一个滑块沿三叉杆方向及沿导向槽方向的相对运动关系曲线,并将实体模型导入ADAMS中进行运动仿真验证。结果表明,安装双径向轴承时联轴器机构具有等角速传动特性,输出轴的运动轨迹为圆柱运动且其旋转半径只与输入、输出轴两轴线的偏转角和导向槽中心线至输入轴中心线的距离有关;在一个旋转周期中滑块对三叉杆的相对位移、相对速度和相对加速度均相似于正弦曲线且沿三叉杆做两倍频于输入轴的往复运动;滑块对导向槽的往复运动与输入轴同频率,其相对位移、相对速度均类似于正弦曲线,但相对加速度曲线明显偏离标准的正弦曲线;运动仿真实例验证了理论分析中建立数学模型和数值分析的正确性。