表面织构对转子轴承系统稳定性影响的实验研究

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转速分别为2 400r/min、4 200r/min和6 000r/min的工况下,采用在主轴上附加不平衡质量的方法施加同频激振力,分别对无织构转子和有织构转子的振动进行测试分析。实验结果表明:在一定供水压力和转速条件下,表面织构抑制转子轴承系统振动的作用变得非常明显,有织构转子较无织构转子的相对振动量下降幅度超过60%,即使在发生水膜振荡的情况下,表面织构依然可以显著减小转子的振动幅值。因此,合理的表面织构设计,可以有效提高径向滑动轴承支撑的转子系统的稳定性。

迷宫密封对高参数转子系统稳定性的影响分析及公理设计方法应用

针对高参数汽轮机,研究迷宫密封汽封力和轴承油膜力作用下的转子系统稳定性问题。首先基于两控制体模型对各级密封的动特性进行计算,并与6瓦可倾瓦轴承进行对比,发现高压缸围带密封的交叉刚度已达107N/m,与轴承相当或更大,表明密封相比轴承是稳定性的主导因素。然后采用有限元方法将实际转子进行模化,根据建立的转子轴承密封系统动力学模型,对不同密封间隙和转速下的系统动力学特性进行计算分析,表明：考虑密封力后系统的最小对数衰减率min下降很大但对临界转速影响不大。间隙对min的影响存在区域性,在小于设计间隙（0.5~0.8 mm）范围选择合适的间隙可使系统的泄漏特性和稳定性最优。最后针对4种密封耦合设计方案,采用公理化方法研究其概念设计过程中的知识表达、知识融合及优化决策,表明该方法的简明和有效性。

利用轴瓦可调轴承控制柔性转子系统的振动响应

提出了一种轴承下瓦可移动轴承,该轴承可以通过改变轴瓦的位置调整转子系统的工作状态。介绍了这种可调椭圆轴承的结构和工作原理,该轴承结构可以实现在连续工作状态下调节轴承椭圆度,而且与传统固定瓦轴承相比更加适合变工况下运行。通过FEM数值方法建立了转子-可调轴承模型,利用该模型研究了可调椭圆轴承对转子加速过程中动力学特性的影响。通过研究发现,转子未达到临界转速前增大椭圆度可以有效减小转子的振动幅值,抑振作用可达到65%;当接近临界转速时,减小椭圆度可以使转子的共振振幅明显降低,抑振作用达到37%左右;越过临界转速后再增大椭圆度有效减小转子振动,抑振作用可达到60%。然后搭建与理论模型完全一致的转子-可调轴承试验台,经过试验验证,证实了在升速过程中,合理调节椭圆度可以明显减小转子的振动,让转子系统更加平稳地升速到工作转速。

摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统动力学特性

基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立了不同横摇角度的转子轴承模型;利用DLAP软件,耦合求解错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学模型;采用特征值和特征向量、不平衡响应分析、稳定性分析和瞬态动力学分析等手段,研究了轴系的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,得到了摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学特性。

基于VB、VC协同编程高速滚动轴承打滑失效分析系统设计与实现

介绍高速滚动轴承打滑失效分析过程,在理论研究的基础上开发相应的软件原型以更好地支持分析工作。该系统采用Access数据库作为底层支撑数据库,通过将VC计算程序封装为功能DLL以供VB联编程序动态调用,从而实现滚动轴承打滑失效分析计算工作,并通过调用Excel实现分析结果数据图表的自动绘制与导出。详细介绍系统的开发思路、总体框架及实现方法,并阐述其中的关键技术及其实现过程。实际应用过程表明,该系统具有用户界面友好、操作方便、运算速度快、功能易于拓展和一体化程度高等特点,可辅助设计人员高效完成设计分析工作。

转子轴承系统振动响应谱的仿真研究

在转子轴承系统振动信号处理中,针对平稳信号的传统傅里叶变换精度较低、快变启动过程的非平稳信号频谱分析方法较复杂的问题,本文仿真构造了两类响应信号。通过对比给定信号参数与信号识别参数的误差研究了几种谱分析方法或过程的简便性和准确性。对转子系统振动平稳信号离散频谱分析时存在的误差进行了定量分析,利用比例插值法对误差进行校正,开发了高精度谱分析测试软件;分析了转子轴承系统快变过程非平稳振动信号的特征,探索了一种将t时空域非平稳信号转变为tn时空间域平稳信号的办法或过程,然后结合比例插值校正法对其进行频谱分析,再返回到t时空域获得某时刻的谱特征参数;构造了转子系统振动仿真信号检验了上述过程的准确性。研究结果表明:比例插值法提取的谱特征数据近乎与仿真信号设定值相等;针对本文构造的快变过程非平稳仿真信号,利用本文给出的谱分析过程产生的频率误差最大值为0.47%,幅值误差最大值为0.2%。本文的仿真研究为提出和考证新的谱分析方法提供了手段。

摇摆工况下椭圆轴承转子系统动力学特性研究

倾斜摇摆工况下,不仅轴承承受载荷随时间变化,而且轴承动特性参数也发生变化,这必然会影响轴承支撑的转子系统的安全性与稳定性分析结果。仅通过稳态分析难以保证支撑轴承自身的安全性和可靠性以及转子轴承系统的稳定性。基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立不同横摇角度的转子轴承模型,用某大学润滑理论与轴承研究所开发的转子轴承系统动力学分析软件DLAP(Dynamic Lubrication Analysis Program),耦合求解椭圆轴承转子系统动力学模型,采用特征值和特征向量,稳定性分析、不平衡响应分析以及瞬态动力学分析等手段,详细研究了转子轴承系统的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,最终得出摇摆工况下椭圆轴承支撑的转子系统的动力学特性。

参数可调椭圆滑动轴承转子系统动力学研究及抑振机理

椭圆滑动轴承在许多大型和关键设备中被广泛应用。常见的椭圆滑动轴承都是针对某种特定工况设计的,在实际运行过程中,转速和载荷等工况参数的变化会影响轴承支撑的转子系统的动力学特性。仅研究稳定工况下的动力学特性不能满足实际工况要求。为适应时变工况,维持转子轴承系统在不同工作状态下的稳定性,提出一种参数可调椭圆轴承。通过调节轴承油膜间隙,研究椭圆度对轴承油膜刚度和阻尼的影响,然后在不同椭圆度下对转子轴承系统进行动力学分析。最后搭建转子轴承试验台,通过试验验证调节椭圆轴承的油膜间隙可有效地抑制转子的振动。

高参数转子系统通流力的系统表征与协同设计研究

针对高参数转子系统高能量与低振动存在的设计矛盾及耦合问题,提出了一种基于通流力的协同设计方法,并在典型机组上进行了工程验证。采用通流力表征方法构建了协同设计模型,与传统方法建立的模型相比,极大地减少了变量数目以及设计的复杂性和随机性,具有针对性强、设计可信度高的优点。以1 000MW机组为代表性工程案例,根据转子特征直径和特征转速这两大协同变量进行了协同设计,使原机组高压缸效率得到了提高,同时不仅使临界转速满足设计要求,而且有效地解决了高压转子效率与临界转速之间的设计矛盾。

基于电磁力的球轴承外圈微弱故障主动感知实验研究

针对深沟球轴承外圈早期微弱故障监测信号弱、特征信息不明显等问题,通过实验研究,探索一种基于非接触式可控电磁力的深沟球轴承外圈早期微弱故障主动感知方法。在轴承-转子系统运行过程中,利用电磁轴承主动施加径向非接触式电磁力,从而放大深沟球轴承外圈滚道早期微弱故障在监测信号中的表现。通过搭建测试实验台,并利用激光加工模拟轴承外圈滚道微米级缺陷故障,对提出的主动感知方法进行了详细实验研究。

高速滚动轴承滑蹭试验系统研制

为研究高速、超高速条件下精密滚动轴承打滑蹭伤机理,自行设计并研制高速滚动轴承滑蹭试验系统.该系统可以通过调节影响高速滚动轴承打滑蹭伤的各种滑差组合因素,用以模拟滚动体与内外圈的动态接触情况,进而分析高速滚动轴承的滑蹭机理.详细介绍了系统的工作原理、系统构成及其主要功能.以圆柱滚子轴承滑蹭试验为例,初步研究了滑差率、内圈转速、径向载荷、润滑状况等滑差组合因素作用下高速滚动轴承的滑蹭规律,验证了该系统的可行性与有效性.本文所开发的试验系统简单便捷,易于扩展,可为未来超高速、超精密滚动轴承设计提供一定的参考与支持.

系统参数对浮环轴承转速比的动态影响

转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标。基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型。考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型。仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律。为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考。

汽车乘驾体位生物力学实验台的设计分析

基于汽车乘驾体位生物力学特性的分析,提出了表征人-座椅界面体压分布的特性指标和模拟驾驶疲劳时人体表面肌电信号的分析参量.研制的汽车乘驾体位生物力学特性实验台主要由可调模拟乘驾环境和生物力学测试系统组成,能够模拟各种人-车乘驾环境和进行人机界面匹配试验,可以测试和分析不同乘驾环境下驾驶员的各项体压分布指标和驾驶员腰部肌肉疲劳过程中的表面肌电信号,评价人机界面匹配优度,进而为汽车的人机界面优化设计和提高汽车人机界面的舒适性、方便性、安全性及人机工效学研究提供了实验基础.实验台在可调模拟乘驾环境设计和生物力学测试系统设计方面具有独创性.

高速轴承油气润滑系统的研究及应用现状

随着高速加工技术的快速发展,油气润滑技术应用于高速机床/磨床电主轴轴承已成为目前发展的普遍趋势。概述近年来油气润滑系统应用于高速轴承的研究现状及应用进展,总结油气润滑系统组成、主要影响因素、油气两相流形成机制、润滑状态、关键部件研制等油气润滑系统的研究成果和应用现状,阐述油气润滑系统的设计难点,并提出油气润滑系统研究的未来发展方向。

现代设计知识服务平台框架体系及其知识流动规律

针对已有知识服务平台无法很好支持设计知识的顺畅流动及与设计过程集成的问题,在对拟开发平台进行功能分析及需求分析的基础上,通过引入一体化交付设计及流程规划等理论方法,构建了一种能够有效集成分布式知识资源并促进其流动、支持产品全生命周期设计的设计知识服务平台架构模型.提出了采用设计流程的知识服务集成模式,并分别从宏观和微观层次对设计知识服务平台中的知识流动规律进行了系统性研究.从宏观上提出一种集成式网络资源整合策略,结合实例分析了平台中各种耦合知识流的分层次运行机制,从微观上提出了运用能量视角来揭示设计知识流动的本质规律.通过构建知识场效应模型及单知识能量模型,分析了知识流动过程中的知识场效应及知识集聚效应,研究结果表明,从流程及能量角度进行设计知识服务,其本质规律及其支持平台运行机制的研究是可行的.这些相关研究将为知识流理论的深入研究提供一定的支持.

精密磨床转台静压轴承的强健化设计

针对精密磨床转台静压轴承性能仿真数据与其回转精度实测数据不一致的问题,为提高转台静压轴承的设计水平,提出了静压轴承的强健化设计方法。该方法考虑了轴承结构参数在轴承全生命周期内的变化,分析了半径间隙、油腔尺寸、节流比及润滑油黏度在设计、加工、装配和服役4个阶段的变化规律,重点研究了半径间隙在各阶段对轴承性能造成的影响,给出了转台静压轴承的强健化设计流程。通过一个径向轴承的设计实例对该强健化设计方法进行了说明,并将设计结果与传统设计进行了对比。对比的指标是轴承在4个阶段的刚度、承载力和温升,这3个指标对轴承回转精度有直接影响。研究表明:进行强健化设计后,在生命周期内静压轴承的刚度和承载力的变化量为10%~27%,温度的变化量为0.5%~1.6%,较传统设计更能保证转台回转精度的稳定。

履带行走机构功率损耗分析系统设计与实现

履带行走机构是性能要求高、结构复杂的机械装备产品.针对履带行走机构的功率损耗较大、运行效率很低的问题,分析了履带行走机构的内外阻力及功率损耗,设计了功率损耗分析系统功能模块与结构,并开发实现了履带行走机构功率损耗分析系统.该系统能够通过分析履带行走机构功率损耗来获得履带行走机构驱动电机的匹配功率,从而指导履带行走机构的电机选型,同时能够提高履带行走机构样机设计和功率损耗分析的效率.

采用知识流理论的高速滚动轴承打滑失效试验台集成设计

为了降低高速滚动轴承打滑失效试验台设计中知识获取的复杂度,结合知识流理论对试验台集成设计过程进行了知识梳理与基于流程分解的知识解耦,在对功能质量约束需求进行分析的基础上研制了打滑失效试验台。提出了一种支持产品全生命周期设计的一体化知识集成框架,并基于这一框架对打滑失效试验台从需求分析直至交付的全生命周期设计过程中的设计知识及其与设计过程的集成模式进行了研究。建立了高速滚动轴承打滑失效试验台集成设计的知识流模型,对试验台集成设计服务及其知识流动情况进行了分析;研究了分布式资源环境下设计知识服务的发布与发现机制,对建立的资源单元进行了基于网络的知识服务注册与发布,以利于分布式资源环境下用户的搜索与发现。研究结果表明,从知识流视角出发对试验台集成设计进行研究是可行的,有助于提高设计效率与质量。

真空摩擦磨损试验机的真空系统设计

真空摩擦磨损试验机主要用于评定金属和非金属材料在真空状态下的摩擦磨损性能,其性能测试的精确性和可靠性直接依赖于试验机的真空系统。本文设计的真空摩擦磨损试验机真空系统包括真空获得系统、真空测量系统和真空室。真空获得系统采用分子泵和机械泵串联抽取真空,可使系统获得10-5 Pa的极限真空度。真空测量系统采用由电阻规和电离规组成的复合真空计。文中详细设计了真空室的结构、壁厚等,并采用商业有限元软件Ansys分析了其应力和应变。理论计算分析表明,该真空室强度满足设计要求。

滑动轴承椭圆度对转子加速过程振动响应的影响

针对传统固定瓦轴承无法根据实际工况调节轴承参数的问题,提出了一种椭圆度可调滑动轴承结构。该轴承结构基于机械传动原理,将主动控制应用于流体轴承,可以在不同转速下,根据转子实际的振动情况调节轴承椭圆度,通过改变油膜厚度来抑制转子的振动,使转子加速过程中的振动幅值始终保持在安全范围内。通过有限元法建立了转子轴承系统模型,用于计算转子加速过程的动力学响应,并通过改变该椭圆度可调滑动轴承的油膜间隙,分析了椭圆度对转子加速过程振动响应的影响。研究发现:经过临界转速区域时,转子属性表现为柔性转子系统,这时通过减小椭圆度、增大油膜间隙能有效抑制转子的振动;远离临界转速区域时,转子属性表现为刚性转子系统,这时通过增大椭圆度来减小油膜间隙也能有效地抑制转子的振动。