多孔质静压轴承静态特性预测研究

在多孔质静压轴承设计中,轴承设计参数是影响其静动态特性的关键因素之一,通常情况下,要得到合适的轴承设计参数,需要多次重复建模和仿真,且由于轴承结构复杂,建模难度大,仿真时间长,严重影响了轴承的设计效率。本文构建了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化反向传播(Back propagation, BP)神经网络的轴承静态特性预测模型,采用拉丁超立方抽样方法在轴承参数设计空间内采样,并进行Fluent流体仿真,将仿真数据用于GA-BP神经网络模型的训练与测试,实现了对设计空间内任意设计参数下的多孔质静压轴承静态特性的预测。研究结果表明,训练出的GA-BP神经网络模型能够准确预测多孔质静压轴承的静态特性,预测精度在95%以上,对多孔质静压轴承的快速设计和参数优化具有重要意义。

负压腔位置变化对真空预载多孔质轴承的影响

真空预载多孔质静压轴承具有负压腔吸附与气膜支撑相平衡的特点,可以提高轴承刚度,保证导轨精度,减少导轨支点数量并精简结构。针对负压腔位置变化对轴承静态特性的影响,建立外缘型、嵌入型、内缘型3种不同负压腔位置的真空预载多孔质静压轴承流体模型,应用FLUENT软件进行流体仿真,从而揭示相同承载面积下3种类型轴承的流场压力、承载能力、刚度和耗气量变化规律。通过对比分析表明,不同的负压腔位置会对轴承产生不同的预载效果,导致静态特性存在差异;不同的气膜厚度下,负压腔位置的变化会影响轴承刚度性能;根据负载大小和气膜厚度等因素合理安排负压腔位置对于实现高刚度轴承具有重要意义。

基于MEA-BP神经网络的多孔质轴承参数优化

为了提高圆盘类多孔质静压止推轴承的静态特性,采用思维进化算法(MEA)优化反向传播(BP)神经网络,创建圆盘类多孔质静压止推轴承静态特性的预测模型,完成轴承静态承载力、静刚度以及耗气量的高精度预测,其预测误差分别低于2%、5%以及5%。基于此模型,以最大化静态承载力和静刚度、最小化耗气量为优化目标值,采用遗传算法对轴承的多孔质参数组合进行多目标优化,实现轴承参数的快速优化设计。优化结果表明:此轴承静态承载力提高了64.53%,静刚度提高了31.93%,耗气量降低了56.52%。

影响空气静压多孔质轴承静态性能的有关因素

多孔质材料节流器比传统的节流器具有显著的优点 ,如设计和制造简单、很高的承载能力和刚度、优越的阻尼特性 ,甚至更加复杂的多孔质空气静压丝杠螺母副也能够获得。在对多孔质气体静压轴承分析时 ,多孔质材料内部流体的惯性效应以及多孔质轴承表面的速度滑移对所建立的简化数学模型的应用是一个很大的障碍。给出了在得到多孔质轴承的静态特性时需要考虑的问题 ,如惯性效应、速度滑移、多孔质表面粗糙度以及多孔质平板的变形等。

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.

考虑支点偏置的多孔质可倾瓦轴承静态特性分析

为探究瓦块支点偏置对多孔质可倾瓦轴承静态性能的影响,建立多孔质可倾瓦轴承的热混合润滑模型,应用Fluent软件分析轴承静态特性;采用网格迭代算法和瓦块运动UDF对轴承各瓦块沿枢轴运动及摆动进行模拟,研究偏心率、转子转速、供气压力及枢轴支点偏置对轴承负载能力、质量泄漏量、摩擦扭矩和温升的影响。结果表明:增加轴承支点偏置可提高轴承承载力,特别是在高偏心率、高转速、低供气压力条件下,承载力提高更为明显;在偏心率和转速相同时,适当的支点偏置可显著降低轴承对气体的消耗:但支点偏置会增加摩擦力矩,使转子温度升高,应合理选择支点偏置避免温升对轴承的不利影响。研究结果为多孔质可倾瓦轴承的优化设计提供了参考。

局部多孔质气浮止推轴承的设计研究

建立了局部多孔质气浮轴承的理论模型,该模型考虑了轴承气膜交界面处的切向速度滑移。利用有限元方法对所建立的模型进行了理论仿真,轴承静态特性的仿真与试验结果取得了较好的一致性,说明经过修改后的雷诺方程可以用来作为局部多孔质气浮轴承研究的理论模型。利用该模型成功计算出不同渗透系数、不同厚度及不同直径的局部多孔质气浮轴承的流量、承载及刚度特性,并给出了相应的变化曲线。根据仿真结论,提出了局部多孔质气浮止推轴承的设计准则。另外,从理论上将该类轴承与全多孔质类型气浮轴的承特性进行了对比,表明局部多孔质气浮轴承有着优良的特性,有很好的应用前景。

多孔质石墨气体静压止推轴承静态性能分析

应用基于有限体积法的Fluent软件进行数值仿真实验,分析了多孔介质的渗透系数、厚度、直径以及气源的供气压力等因素对全多孔质气体静压轴承静态性能的影响,得出相应的关系曲线。自行设计了实验平台,实测获得了多孔质石墨气体静压止推轴承的载荷、刚度、流量等静态特性曲线。数值计算结果与实验结果具有很好的一致性,验证了该数值计算方法的可行性。结果还表明,当多孔介质渗透系数为7.95×10-15 m2,厚度为10mm,直径为45mm,且气膜间隙为3～5μm时,全多孔质石墨气体静压止推轴承静态刚度超过70N/μm。

局部多孔质气浮止推轴承特性研究

在考虑轴承气膜交界面处切向速度滑移的条件下,建立了局部多孔质气浮止推轴承的理论模型,然后使用有限元算法进行了数值仿真,仿真的结果与试验结果取得了一定程度的一致性,说明此新的修改了的雷诺方程可以用来作为局部多孔质气浮止推轴承研究的理论模型。利用该模型,能够成功计算出不同渗透系数、不同厚度及不同直径的局部多孔质气浮轴承的流量、承载及刚度。还从理论上与小孔类型及全多孔质类型的气浮轴承特性进行了对比,结果表明,局部多孔质气浮轴承有着优良的特性及很好的应用前景。

多孔质沸石颗粒对矿井水中Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)吸附性能的研究

将天然沸石进行处理制备出多孔质沸石颗粒。在静态条件下,研究了多孔质沸石颗粒对重金属离子Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果及吸附条件。含Pb2+、Cu2+、Zn2+的矿井水经多孔质沸石颗粒吸附后,废水中Pb2+、Cu2+、Zn2+的含量显著低于国家排放标准。

硫酸溶液中形成多孔质阳极氧化铝膜的结构模型

目前，有关阳极氧化法生长氧化铝多孔结构的机制，比较流行的看法是电场支持下的溶解模型[1]。根据这种模型的观点，阳极氧化铝首先生成一层致密的非晶氧化铝阻挡层，当阻挡层达到某一临界值后，电解液开始在阻挡层的表面规则排列的点处，溶解出最初的孔核，孔核的形成将...

多孔质天然沸石颗粒吸附剂对镉离子的吸附性能及再生研究

将天然沸石粉与易燃微粉按一定比例混合 ,挤压造粒 ,灼烧成多孔质高强度沸石颗粒吸附剂。然后将其用于对镉离子的吸附 ,试验了酸度、浓度、接触时间等因素对吸附性能的影响 。

多孔质沸石颗粒处理印染废水实验研究

首先将天然沸石制成多孔质沸石颗粒 ,然后利用多孔质沸石颗粒处理印染废水 ,研究了影响脱色率的因素、再生和重复使用。

基于ANSYS的多孔质静压轴承径向特性数值模拟

文章提出了一种基于ANSYS Workbench 14.5平台的多孔质静压轴承径向特性数值模拟方法。首先采用FLUENT模块完成多孔介质和气膜间隙区域的流场分析,得到流体域的压力分布;然后利用Static Structure模块将流体域的计算结果耦合到主轴转子上进行静力分析,得到主轴转子的应变,并且对主轴转子的强度进行了校核;接着对主轴转子表面分布的应力进行积分,得到多孔质静压轴承的承载力,进而通过逐差法得到径向刚度;最后确定了多孔质静压轴承在不同承载条件下获得最佳刚度的气膜间隙范围。

局部多孔质气体静压轴向轴承静态特性的数值求解

运用数值方法分析局部多孔质节流气体静压轴向轴承的静态性能,分别建立局部多孔质圆柱塞内的压力分布方程和气体薄膜内的压力分布方程,利用坐标变换将局部多孔质圆柱塞的圆柱坐标与气体薄膜的圆柱坐标转换到同一笛卡儿坐标系,为有限元离散奠定基础.经过有限元推导,求得局部多孔质气体静压轴向轴承的承载能力与静态刚度,并对局部多孔质节流进行试验以验证理论模型的正确性.另外,对局部多孔质节流气体静压轴向轴承和小孔节流气体静压轴向轴承进行对比试验.结果表明:局部多孔质节流和小孔节流静压轴承的承载能力随着气膜厚度的减小而增加;静态刚度随着气膜厚度的增加先增加后减小;局部多孔质节流比小孔节流具有较高的承载能力和静态刚度.

气体静压小孔节流与多孔质节流性能的比较

本文给出了传统的小孔节流和多孔质节流轴承的理论分析 ,分析了外部供压气体轴承的进气形式对轴承性能的影响。对于不同类型的小孔节流和多孔质节流的轴承 ,本文给出了实验结果 ,并对轴承的性能参数即承载能力、刚度等进行了比较。作者分析了小孔节流和多孔质节流止推轴承的承载能力和刚度 ,结果表明多孔质止推轴承同小孔节流轴承相比 。

多孔质铝阳极氧化膜的结构及其摩擦学性能研究

多孔质铝阳极氧化膜具有质硬、耐磨和抗腐蚀等诸多优点，是目前广泛应用的工程材料之一．为了探讨这类膜的摩擦学性能与其结构的内在联系，利用透射电子显微镜对分别在硫酸和草酸电解液中生成的多孔质铝阳极氧化膜的结构进行了观察分析，并对其在干摩擦下的摩擦学性能作了考察．观察发现，在选定的制膜工艺条件下，分别于硫酸和草酸电解液中生成的铝阳极氧化膜具有多孔质结构，在阳极氧化膜的底部有一层由致密的氧化物质组成的“障壁层”．摩擦试验结果表明，多孔质铝阳极氧化膜的韧性和硬度都是影响其耐磨性能的重要因素，而电解液温度又对铝阳极氧化膜的韧性和硬度产生直接的影响．分别在１０～３０℃和３～５０℃下生成的硫酸和草酸阳极氧化膜都具有良好的韧性和较高的硬度，故其具有很好的耐磨性．草酸阳极氧化膜中不含结晶水。

影响空气静压多孔质止推轴承静态性能的因素

在对多孔质气体静压轴承分析时 ,多孔质材料内部的惯性效应以及多孔质轴承表面的速度滑移对所建立的简化数学模型的应用是一个很大的障碍 .因此采用一种分解的方法来分析空气在多孔质止推轴承内部的非线性流动即不同种类的流动机理即考虑空气压缩性和一定范围内的惯性效应 .实验结果表明多孔质表面的速度滑移并不遵守Beaver模型 ,但是可以通过附加等效间隙来大致估计 .

基于FLUENT软件的多孔质静压轴承静态特性的仿真与实验研究

将计算流体力学中的FLUENT软件成功地引入到多孔质静压轴承研究领域。该软件对边界条件、计算模型、控制参数及网格质量方面都有严格要求。本文应用该软件对多孔质静压径向轴承进行了三维流场的计算,得到了气体在多孔质静压轴承中的压力变化图像及轴承承载能力的数据,进而可以根据承载能力计算轴承的静态刚度。最后在自行研制的实验台上对仿真结果进行实验验证。

椭圆误差对多孔质径向气体静压轴承特性的影响

针对椭圆误差对多孔质径向气体静压轴承特性的影响,采用基于有限体积法的Fluent软件对流场进行三维建模仿真,研究了径向气体静压轴承的椭圆误差对轴承特性的影响,并得出关系曲线。得到以下结论：椭圆误差对轴承的承载力、承载刚度及耗气量的影响均比较明显;沿实轴方向偏心与沿虚轴方向偏心椭圆误差对轴承特性的影响相差不大;在0~9 000 r/min转速范围内,提高转速轴承的特性均有所改善。