牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明:牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。

压裂泵滑动轴承流体动压润滑性能研究

压裂泵的十字头滑履与导板间隙、供油流量和油压等关键参数,目前主要通过工程经验进行调节,缺乏科学依据,易致导板磨损和烧瓦,严重影响压裂泵服役寿命。针对以上问题,建立3500HP压裂泵的轴瓦、轴承间隙及润滑油组成的流体力学系统,利用计算流体力学软件Fluent进行滑动轴承的流场分析,考察润滑油黏度、轴瓦间隙、润滑流量、润滑油压对压裂泵用滑动轴承的影响。结果表明:随着滑履与导板间隙的减小,导板的形变与应力会增大,最优导板间隙为0.5 mm左右;增大供油流量会使导板的形变与应力降低,供油流量最好不低于2.2 L/min;增大供油黏度会使导板的形变与应力变大,在0.2~0.4 Pa·s范围内供油黏度越小越好;随着供油油压的增大,导板的形变与应力增加显著,当油压大于4 MPa时,导板的应变与应力呈现指数级增大,当供油油压为3 MPa时,导板的形变与应力达到最小值。

多目标野山羊算法的动压滑动轴承优化设计

野山羊算法结合不同的搜索策略,弥补了多个著名元启发式算法在解决优化问题中的固有缺陷。针对传统野山羊算法不能有效解决多目标优化问题,提出了多目标野山羊算法并应用于多目标优化当中。首先该算法在野山羊算法基础上提出了改进的多种群策略,提升了种群多样性;其次将该策略与提出的动态进化策略和领头羊派遣策略结合,进一步增强了个体之间的信息交流,防止算法局部收敛。再者将该算法与其他经典多目标优化算法比较,实验结果表明提出的算法在解决多目标优化问题中具有明显优势。最后将该算法应用到动压滑动轴承的多目标优化设计当中。

Comparison between the volumetric flow rate and pressure distribution for different kinds of sliding thrust bearing

In this paper a hydrodynamic journal sliding bearing,forming with two nonparallel surfaces that the lower surface moves with a unidirectional velocity and the upper surface is stationary shaped with exponential geometry is verified mathematically.The values of volumetric flow rate and distribution of pressure for incompressible lubricant flow between two supports in several conditions of velocity with different variables are determined.The results indicate that by increasing the amount of constant(m),the maximum oil pressure in the bearing will face an extreme decrease,and also by increasing theαcoefficient,the rate of volumetric flow rate will decrease.

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明:油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。

凹槽型织构化径向轴承的润滑性能

在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明:带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。

基于差异演化算法的动压滑动轴承多目标优化

为研究流体动压轴承的多目标优化问题,提出一种改进多目标差异演化算法。该算法在选择差分向量时,对产生差分向量的两个个体比较其优劣,用非支配解减去支配解,引导个体向非劣解进化,提高算法的收敛速度;其次提出了种群修剪策略,消除进化后期种群中相同个体引起的种群全局搜索能力下降的缺点,以提升算法的全局寻优能力。通过与其它算法的比较,发现该算法能有效避免'早熟'收敛,具有较好的收敛速度和多样性。工程实例求解结果表明了算法的工程可行性。

齿轮箱流体动压滑动轴承的多目标优化

建立了流体动压径向滑动轴承优化设计的数学模型,借助Matlab优化工具箱,对齿轮箱径向滑动轴承进行了优化设计,结果表明该方法能够获得比常规设计更佳的设计参数。

考虑地震动空间效应的深水桥梁减震性能

以大跨深水连续梁桥为研究对象,提出了拉索减震体系.对考虑地震动空间效应的不同激励地震动输入的实现方法做了阐述,对比常规体系和弱固定体系,研究考虑地震动空间效应时深水桥梁拉索减震体系的减震效果,并进一步探讨了考虑地震动空间效应时,动水压力对深水桥梁地震响应的影响.研究结果表明,拉索减震支座具有良好的减震性能,且其对地震动空间效应非常敏感;考虑地震动空间效应时,动水压力对拉索减震体系、常规体系动力响应的影响较一致激励有所差异,且该差异随视波速、失相干系数及局部场地条件的不同而变化.

一种新型教学用滑动轴承实验台的开发与应用

介绍了研制的新型教学用滑动轴承实验台。实验台具有如下特点:轴瓦置于轴下,贴近滑动轴承工程应用,颠覆了传统教学用滑动轴承实验台的结构;轴拆卸方便,易于观察轴瓦的结构;机械式加载,更直观;采用浮动联轴节,保证轴与轴瓦的同心度;载荷加在滚动轴承上,避免加载点在轴上的串动;通过测量电动机输出电流、电动机输出电压、轴的转速,可计算出滑动轴承摩擦因数;克服了传统滑动轴承实验台机械测试方法的缺陷。

动压径向滑动轴承流固耦合仿真分析

以工艺螺杆压缩机用动压滑动轴承为例,通过流固仿真软件对动压滑动轴承油膜和轴瓦进行分析,得到动压滑动轴承内油膜的流场分布及轴瓦在油膜压力下的变形情况,并研究了入口压力、偏心率对油膜压力值的影响以及偏心率对轴瓦变形量的影响。通过分析得知:入口压力对油膜压力值的影响很小,油膜压力值和轴瓦变形量会随着偏心率的增大而增加。

滑动轴承油膜动力系数的附加不平衡量辨识方法

文中以附加不平衡量作为对转子—轴承系统的人工激励,利用跟踪滤波技术获得基频不平衡响应,结合转子的有限元分析数据,给出了一种识别流体润滑轴承油膜刚度和阻尼系数的分析与实验相结合的方法。

阶梯动压滑动轴承油膜流态可视化试验研究

阶梯动压滑动轴承深腔和浅腔油膜厚度相差较大,油膜流态会随之发生变化。采用可视化试验方案,利用气泡示踪法研究阶梯动压滑动轴承在深、浅腔及边界处的油膜流态变化规律,考察主轴转速、最小半径间隙对油膜流态的影响。结果表明:阶梯轴承的台阶突变处易导致油膜涡旋,出现紊流、层流混合现象;随着转速增加,深腔处油膜紊流现象加剧,随半径间隙增大,浅腔处容易产生紊流现象。试验数据与理论判据计算结果趋势一致。

EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究

EMP径向滑动轴承的热弹变形对轴承的润滑性能影响较大。当采用Winkler假设将其简化为梁来计算时与实际结果相比误差较大。为此采用了一种轴承热弹流有限元分析的计算模型 ,按照三维有限元的方法对其进行了全面的热弹变形分析 ,同时结合广义雷诺方程、能量方程等进行耦合计算和分析。计算表明 :三维有限元方法同Winkler假设相比 ,更能反映油膜和轴瓦的温度分布 ,有助于揭示轴承的润滑特性。

混合排列织构化滑动轴承承载力数值研究

为研究轴颈表面加工混合排列的微观织构对滑动轴承性能的影响,基于雷诺方程建立无偏心径向滑动轴承动压润滑模型,设计3种单一微观织构与3种混合微观织构,最后采用MATLAB软件编程,分析微观织构形状、面积率等参数对无偏心径向滑动轴承性能的影响。研究结果表明:相比于单一微观织构,混合排列织构化无偏心滑动轴承承载力提升程度与混合排列种类有关;存在最优微观织构结构参数和混合织构排列种类,使轴承承载力提升最大。

基于SPH法的径向滑动轴承动压润滑研究

为了研究润滑油膜的粒子性对流体动压润滑的影响,该文提出利用SPH方法(光滑粒子动力学方法)分析径向滑动轴承流体动压润滑,模拟结果通过计算流体动力学(CFD)软件FLUENT分析结果和润滑理论提供的解析解进行了比较验证。同CFD法一样,SPH法的压力分布结果揭示了润滑理论忽略掉的流体惯性效应。三种方法速度场分析结果略有不同。因此,SPH模型由于反映了流体的粒子性,可成为求解滑动轴承中的复杂流体润滑问题的有效工具。

错位浮环轴承和螺线浮环轴承流体动力特性的比较

采用边界元法,对各种偏心率下错位浮环轴承和螺线浮环轴承的流体动力特性、流场和摩擦损耗进行了分析,并对各种偏心率下错位浮环轴承和螺线浮环轴承的摩擦损耗进行了定量研究,结果表明:在相同偏心率下,错位浮环轴承比螺线浮环轴承承载能力高、摩擦损耗低。

国产印刷机滚筒滑动轴承润滑机理探讨

通过计算国产印刷机滚筒滑动轴承润滑的动压承载能力，找到滚筒滑动轴承实现液体动压润滑的条件，并指出在满足印刷机转速及允许轴承配合间隙的前提下。

流体动压轴承多目标优化设计的改进灰色微粒群算法

针对齿轮箱流体动压轴承多目标优化问题,提出了一种基于混合离散变量多目标优化设计求解方法,该方法应用灰色综合关联度将多目标优化问题转化为单目标优化问题,再用改进微粒群算法求解,开发了混合离散变量优化的灰色改进微粒群法程序。该方法能合理地处理优化设计中混合离散变量的取值问题,通过对标准微粒群算法改进,引入动态罚函数,构造一种新的适应函数,算法具有很强的全局寻优能力。优化设计实例表明,该算法对优化设计问题的特性无特殊要求,具有较好的普适性,而且程序运行可靠,全局收敛能力强。

动压滑动轴承磨损状态的在线动态监测

基于超声波脉冲反射式测厚原理,构建一套超声波在线检测系统,通过测定轴心偏离轴承中心位置计算动压轴承的磨损深度,并进行简易实验。实验结果表明超声波能够用于在线监测动压轴承的磨损情况。