基于ARMD的轴承特性对转子临界转速的影响

通过改变轴承的油楔数、宽径比和间隙比,运用转子动力学软件ARMD,得到国产某型号双级透平发电装置中转子不同轴承特性下的临界转速。结果表明:采用4油楔轴承的转子一阶临界转速最大,且减小其轴承宽径比及间隙比有利于转子一阶临界转速的提高。

根据润滑理论求解轴承特性的新方法

介绍轴承润滑的流体力学理论、无限长轴承的特性方程式及其数值解法。

基于Fluent的小孔节流式空气静压轴承特性研究

节流孔、气腔及气膜等结构参数是影响小孔节流式空气静压轴承特性的重要因素。为系统地揭示多个设计变量对轴承静态性能的影响规律并提高轴承的气膜稳定性,建立了空气润滑轴承的理论模型,利用Fluent软件的有限元模拟获得了空气轴承的静态曲线;结合DOE仿真试验综合探究了结构参数对轴承性能的影响,并提出带倒角的气腔结构。研究表明,轴承力学性能对气腔及节流孔直径的变化较为敏感,同时也在一定程度上受其长度的影响;带倒角的气腔结构可缓解气腔内的气体冗余现象,有助于轴承稳定性的提高。该研究成果可有效地指导气体静压支撑系统的优化设计。

某型汽轮机滑动轴承特性分析

为提高某型汽轮机运行的稳定性,降低机组的振动和噪声,在对机组进行改型的过程中,拟更换汽轮机转子支撑轴承。以滑动轴承为研究对象,基于雷诺方程,利用Dyrobes软件对圆柱瓦轴承、压力坝轴承、四油楔轴承和可倾瓦轴承的特性进行计算。从轴承油膜压力分布、油温、功耗、耗油量、稳定性和对外传递载荷等方面对4种轴承进行分析对比,结果表明,该汽轮发电机组汽轮机转子采用压力坝轴承可改善机组的运行状态,提高转子运行的稳定性,降低轴承的外传力,达到降低机组振动和噪声的目的。

大型汽轮发电机新型椭圆轴承特性研究

以大型汽轮发电机新型椭圆轴承为研究对象,通过对该轴承进行计算、设计、试验和研究,得到较好的轴承静动特性,为机组的安全运行提供了可靠的依据。经试验验证,实测值与计算值基本相吻合,新型椭圆轴承性能优于传统椭圆轴承。

三楔气体轴承的动静压特性分析

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函数(UDF)中编写动网格程序,并提出相应的计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法来求解轴颈任意偏心位置时的轴承非线性气膜力与动态参数.研究表明,在运行工况变化时,三楔气体轴承动静压效应的强度会不断变化,但始终能通过耦合效应为转子提供有效、稳定的支承.在低转速范围内,静压效应是影响三楔气体轴承性能的主要因素,表现出与圆柱气体轴承相似的支承效果,保证车载压缩机在启停或升速过程中的稳定运转.当转速增大时,三楔气体轴承的动压效应显著增强,能在更低的供气压力下为高速旋转的车载压缩机提供支承.相较于需要外接气源的圆柱气体轴承,三楔气体轴承能在仅利用氢燃料电池汽车供气系统内部气路的情况下为转子提供稳定的支承,适应车载空压机中气体压力有限且须频繁启停、变速的工作环境.

基于流体域仿真的高速风机气浮箔片轴承动静特性研究

气浮轴承特性对高速风机转子稳定性有显著影响,气浮轴承的静特性与动特性计算是准确获得转子系统失稳转速的基础。通过建立气浮轴承物理模型,以及对应的流体域模型,设定气浮轴承工作状况下的参数,模拟其在工作状况下的流体域分布情况,调整轴心位置,找到标准工作状况下的轴心位置,实现气浮轴承的静特性计算。在静特性计算的结果的基础上,赋予轴颈同频的扰动,模拟流体域分布情况,得到在给定扰动情况下轴颈的受力情况,根据力的变化求解得到气浮轴承对应的刚度系数与阻尼系数,实现气浮轴承动特性的计算。结果表明:随着转速的不断提升,稳定时的轴心位置会逐渐向气浮箔片轴承的圆心靠近;在一定的工作转速范围内,轴承的直接刚度系数随着转速的提升而下降,直接阻尼系数则在工作转速范围内下降到达低值后上升。分析气浮轴承的特性系数与转速之间的变化规律,可为开展转子系统动力学研究提供理论基础。

试验台约束对滑动轴承动特性识别精度的影响

在滑动轴承的动特性测试中,试验台参数对动特性测试精度有重要的影响。以某倒置式轴承动特性试验台为研究对象,基于轴承动力学正反问题,提出滑动轴承动特性系数识别精度的仿真评估方法,分析不同激振频率时试验台约束参数对轴承动特性系数识别精度的影响规律,并对激振频率和约束参数的取值范围进行优选。结果表明:在较低激振频率的条件下,当约束刚度和约束阻尼取值较小时,动特性系数的识别精度受测试误差的影响不大,随着约束刚度和约束阻尼取值增大到一定值,动特性系数的识别精度受测试误差的影响迅速增大。针对研究的试验台,选择激振频率在30~300 Hz之间,选择试验台约束刚度小于试验轴承刚度的0.3%,试验台约束阻尼小于试验轴承阻尼的7%时,能够保证较好的轴承动特性系数的测试精度。

锯齿形多槽式动静压气体润滑轴承稳态和动态特性的研究

针对所提出的一种锯齿形多槽式动静压气体的润滑轴承，研究了轴承主要设计参数对稳态和动态特性的影响规律，得出了一般的设计原则。

不同表面粗糙度下动压轴承静特性分析

当动压滑动轴承的工作表面粗糙度达到和油膜厚度同一量级(μm)时,表面粗糙度对轴承特性参数的影响不可忽略。为研究粗糙度对轴承静特性的影响,基于M2000摩擦磨损试验机搭建试验平台,对42CrMo钢的滑动摩擦副进行试验,并建立了考虑表面粗糙度的Reynolds数学模型进行求解,得到不同表面粗糙度下油膜承载力、摩擦阻力以及摩擦因数等特性参数。研究结果表明,随着载荷增大,摩擦阻力变大、摩擦因数变小;同等载荷下,随着润滑油温度升高,摩擦阻力变小、摩擦因数变小;粗糙度越大,摩擦阻力也越大、摩擦因数越大。

国产600MW汽轮机单顺阀滑压运行轴承特性试验研究

基于现场试验，对某国产600MW汽轮机分别在单阀和顺序阀运行模式下滑压运行轴承特性进行了研究。结果表明，顺阀方式运行推力轴瓦正面温度、支持轴承回油温度普遍较单阀模式高，支持轴承的1号和2号瓦块温度变化呈现不同特征。单阀模式与顺阀模式相比，由于配汽均衡，使支持轴承瓦块温度变化随负荷变化小。研究结果对进一步开展相关工作打下基础。

边界滑移对波箔型动压气体轴承静特性的影响

为获得流固边界滑移状态对动压轴承性能的影响,以波箔型动压气体轴承为研究对象,建立极限切应力模型下不同滑移状态的气膜压力及厚度方程,利用差分迭代法耦合求解,分析不同边界滑移状态时轴承静特性随滑移相关参数的变化规律。研究结果表明:与无滑移状态相比,轴面侧滑移对轴承静特性不利,箔片侧滑移对轴承静特性有利,滑移对承载力额最大影响幅度可达20%,对偏位角的最大影响幅度可达10°;两侧均存在滑移时轴承静特性下降,影响幅度小于前两者。当轴承转速、偏心率以及润滑气体动力粘度增大时或者轴承间隙减小时,均会使滑移对承载力的影响增大、对偏位角的影响减小。

基于箔片非线性刚度模型的气体箔片轴承静特性研究

基于箔片轴承结构刚度试验结果推导单个波纹箔片非线性刚度模型,通过有限差分法耦合求解气体Reynolds方程、气膜厚度方程和单个波纹箔片非线性刚度方程得到了轴承静态特性,研究波纹箔片非线性刚度对轴承静态特性的影响。通过对波纹箔片非线性模型和文献中的波纹箔片等刚度模型仿真结果进行对比分析,结果表明:单个波纹箔片刚度具有很强的非线性,轴承气膜压力分布不均使得轴承承载区波纹箔片的刚度要远远大于非承载区的刚度,并且轴承轻载时非线性刚度模型刚度值较小导致仿真得到的轴颈偏心率和非承载区的气膜厚度都明显大于文献恒定刚度模型的结果。此外,通过分析得出了一种先进行刚度试验得到单个箔片非线性刚度模型后利用数值方法进行求解的箔片轴承静特性分析方法。

基于波纹箔片刚度试验的气体箔片轴承动力学特性

为了研究波纹刚度特性以及其对箔片轴承动力学特性的影响,设计了波纹箔片刚度测试试验台。分别对两端固定和一端固定一端自由两种约束条件下的波纹箔片刚度进行了测试,并将试验结果与仿真结果进行了对比分析。最后基于轴承波纹结构刚度特性,利用小扰动法求解了轴承动力学特性系数,研究了波纹箔片刚度特性对轴承动力学特性系数的影响。结果表明:两端固定波纹箔片刚度较一端固定一端自由波纹箔片单位宽度刚度大5倍以上,并且随着波纹变形量的增加,两端固定约束使其波纹箔片刚度比一端固定一端自由波纹箔片更具有非线性,而刚度仿真结果并没有体现出非线性,只是模型中引入的结构摩擦因数使得刚度值随摩擦因数有所增大。最后轴承载荷增加会使得轴承刚度系数以及主阻尼增加,其他阻尼系数减小,并且鉴于波纹箔片刚度非线性的原因,采用刚度试验值计算得到的轴承动力学系数增加幅度要明显大于文献仿真模型。

紊流状态下高速动静压浮环轴承静特性研究

高速动静压浮环轴承雷诺数增大,油膜工作在紊流状态下。采用Ng-pan紊流润滑理论建立了浮环动静压轴承的数学模型,对轴承的静特性进行了有限元仿真并与层流状态下的计算结果进行了比较。结果表明除流量外,紊流计算结果普遍高于层流计算结果,应用紊流模型分析高速浮环轴承特性更为准确。

精密高速电主轴动力学特性及轴承刚度软化分析

针对某精密高速电主轴系统,介绍主轴的系统结构,分析其高速加工状态下的特点和影响要素,对主轴和轴承采用有限元建模方法,用弹簧阻尼单元模拟主轴轴承支承。对不同弹簧单元布置形式下主轴系统的静力学特性,谐响应和模态进行了分析研究。在主轴高速加工的状态下,采用有限元法研究了基于高速旋转状态下轴承软化效应的主轴系统动特性,结果表明该种方法对于高速运行状态下能一定程度对动力学特性的变化规律进行仿真模拟,为快速分析高速下由于轴承软化现象引起的系统固有频率变化提供了一种思路。

基于轴承座振动特性的大型同步调相机偏心故障程度诊断方法

提出一种利用同步调相机偏心故障后的轴承座二倍频振动与振动幅度来判断气隙偏心故障程度的在线监测方案。首先,推导了动、静偏心故障后轴承座的振动特性,得出动、静偏心均会使调相机产生二倍频振动的结论。其次,利用二倍频振动与振动幅度作为鉴别故障程度的特征量,推导得出不同类型偏心故障程度的计算公式。最后,采用Maxwell有限元软件搭建了某300 Mvar大型同步调相机二维模型,仿真计算出不同程度偏心故障后轴承座所受到的不平衡电磁力,对所提偏心故障程度诊断方案进行仿真验证。结果表明,该方案能够准确计算出故障偏心程度,并且偏心故障程度越大,该方案的诊断误差越小。该方案的提出对大型同步调相机偏心故障程度的在线监测诊断具有极大的参考价值。

大型曲轴转子-轴承系统振动特性理论与实验的研究

分别通过仿真分析和实验研究两种手段,研究大型船用柴油机曲轴转子-轴承系统复杂的动力学特性。通过分析滑动轴承动力学系统及油膜动力系数,利用不同的刚度-阻尼-质量矩阵模拟滑动轴承,并以船用柴油机4-6S60MC-C(8030)相似曲轴转子-轴承系统为对象,分析不同支承方式在不同转速下的系统模态,以及轴颈处不同方向上的不平衡质量响应。另外,根据大型船用柴油机的动力学特点,研制了能够反映其动力学特性的曲轴转子-轴承实验平台。结果表明,忽略白噪声干扰信号的影响,理论分析可以描述系统的振动规律,特别是可以确认系统在弯曲振动时具有足够的精度。但是,当分析轴向振动时,理论分析结果与实验结果存在较大的误差,转速越高,误差越大。

非稳态工况下弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性分析

航空发动机主轴系统中滚动轴承常与弹性支承和挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)联合使用,以降低转子的振动。由于支承方式的改变,轴承的运动状态发生较大的变化。基于滚动轴承动力学理论和模态综合法,建立了弹支SFD圆柱滚子轴承-刚性转子刚柔耦合动力学分析模型,开展了转子不平衡量产生的非稳态载荷对弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性的影响研究。结果表明,非稳态工况下,弹支SFD圆柱滚子轴承保持架打滑率表现出明显的波动;挤压油膜阻尼器结构参数对轴承承载和打滑特性有不同程度的影响;周期性的时变载荷使保持架打滑增大且打滑率呈现无规则波动。

轴承动特性技术研究及计算软件开发

轴承作为转子系统重要的支撑,其动特性直接影响舰船转子系统的性能.以往的研究中往往忽略轴承的弹性支撑效果,使得转子系统建模不真实,分析结果出现误差.为快速得到精确的轴承动特性系数,文中基于有限差分法和压力扰动法,求解滑动轴承动特性系数;根据相关经验公式,求解滚动轴承动特性系数;基于VC和MATLAB的混合编程,利用Matcom 4.5编译器,开发了一个通用轴承动特性系数求解软件.该软件可计算多类轴承动特性系数,提高了计算效率,占用内存少,使用方便,为设计人员实现计算机辅助设计提供支撑,为轴承及转子动力学的研究提供参考.