Influence of load capacity on hydrostatic journal support deformation in finite element calculation

Based on the application of the four-oil-pad radial hydrostatic bearing in heavy equipments, the deformation of the four-oil-pad radial hydrostatic bearing was calculated by using the finite element method. The formula of film stiffness, film thickness and carrying capacity were established; the influence of the main parameters, such as load, load area and deformation on the supportability was analyzed; and the capacity of the two kinds of bearings was compared. The result shows that the carrying capacity of typeⅠ is prior to that of type Ⅱ . Calculations provide a theoretical basis for the bearing choosing and structure designing in the actual project.

加速方式对径向滑动轴承启停过程的影响

建立考虑表面粗糙峰接触和流体动压共同作用的混合润滑模型,研究流体动压径向滑动轴承在不同加速方式下的启停行为。求解了启停过程的瞬态油膜力、粗糙峰接触力、最大油膜压力和平均最小油膜厚度,得到了启停过程的轴心轨迹及轴颈与轴瓦表面接触时间、启动速度、摩擦力矩和摩擦功耗的变化规律,结果表明:不同加速方式对启动过程中轴承瞬态油膜力、平均最小油膜厚度、接触行为、摩擦功耗和摩擦力矩有较大影响,对轴心轨迹有一定影响,而对最大油膜压力峰值影响较小;相比启动过程,停机过程中时间项引起的挤压效应明显,加速方式对停机过程中各项瞬态参数的影响较小。

无人直升机尾桨毂轴颈轴套组件疲劳试验载荷测量与调试技术研究

首先基于无人直升机尾桨毂轴颈轴套组件的结构形式,介绍了现代无人直升机尾桨毂轴颈轴套组件在疲劳试验中受力形式及承载特点。随后逐一介绍了尾桨叶假件和轴颈轴套组件的载荷标定与计算方法,并同步介绍了试验加载方案及载荷调试原理。最后,将尾桨叶假件上测量剖面应变结合最小二乘法插值调试尾桨叶对接面挥舞和摆振弯矩,同时直接载荷测量调试轴颈监控剖面的挥舞弯矩和摆振弯矩,并将2种载荷调试结果进行了对比分析,确定了合理可行且适用于试验的载荷调试方法,为无人直升机尾桨毂轴颈轴套组件在地面试验中准确承载、传载及结构疲劳寿命评估等提供了可靠的试验技术支撑,同时也为今后类似结构的直升机尾桨毂动部件地面疲劳试验技术发展提供了的参考和借鉴。

液体动静压球轴承轴心运动轨迹研究

为研究外载荷对轴承转子系统稳定性的影响,以小孔节流的液体动静压球轴承转子系统为研究对象,建立液体动静压球轴承转子系统动力学模型。通过求解轴承润滑数学模型获得非线性油膜力,分析转子所受到的外载荷,采用欧拉算法预测出轴心下一个时刻位移、速度和加速度,并分析转子系统质量、不平衡载荷和阶跃载荷对转子回转精度的影响。结果表明:随着转子系统质量的增加,所需平衡的油膜力增加,轴心振动幅度增加,从而导致转子回转精度降低;相对于不考虑不平衡载荷,考虑不平衡载荷后其振动形态为椭圆且振动幅值增大,减小不平衡值将减小振幅并提高旋转精度;随着阶跃载荷的增加,达到平衡所需的时间也增加。

不同雷诺数下螺旋槽径向气体轴承承载特性分析

为研究螺旋槽径向气体轴承在不同雷诺数下承载力的变化规律,建立基于Ng-Pan理论修正的气体轴承润滑模型,利用有限差分法求解该模型,得到不同雷诺数下轴承的承载特性,分析轴承几何参数和槽型参数的变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽径向气体轴承在非层流润滑状态下承载力大于层流润滑状态下的承载力;轴承几何参数对承载特性影响显著,其中随偏心率增大承载力呈发散式增大,且非层流状态下承载力与层流状态下承载力差距加大,随长径比增大承载力呈收敛式增加;轴承槽型参数中槽宽比、槽深比对承载特性有明显影响,随槽宽比、槽深比增加轴承承载力增加,而槽数对轴承承载力的影响并不显著,螺旋角对非层流状态下轴承承载力影响较大;轴承进口压力对承载性能有明显影响,随进口压力增大,承载力在层流状态下增加,在非层流状态下波动较大。

缝隙节流液体静压轴承油膜刚度系数的研究

油膜刚度系数是液体静压轴承的关键性能参数之一。针对缝隙节流液体静压轴承,推导了其油膜承载力的解析表达式,并在此基础上进一步推导了油膜刚度系数的解析表达式。相比于传统经验公式,采用该表达式的计算结果与实验结果更吻合。通过分析应用案例可知:油膜承载力与节流参数、主轴离心率均呈正相关关系;油膜正向刚度系数随着离心率的增大而减小,油膜交叉刚度系数随着离心率的增大而增大,并且正向刚度系数明显大于交叉刚度系数。利用该轴承油膜刚度系数的表达式,可以通过测量轴承运行过程中的轴心位置,实时得到轴承油膜刚度系数,从而对缝隙节流液体静压轴承的运行进行有效监控。

非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴承载能力与稳定性研究

目的:研究节流孔分布和直径系数对主轴承载能力和稳定性的影响。方法:提出了非均匀分布变节流孔直径新型静压气浮主轴结构,采用有限差分结合线性小扰动法求解非稳态Reynolds方程计算主轴性能。结果:节流孔分布、节流孔直径系数、偏心率、供气压力和平均气膜厚度对主轴承载能力和稳定性有显著影响;偏心率为0.15、供气压力为0.6 MPa时,新型气浮主轴承载能力提高25%,节流孔直径系数为0.90~0.95时主轴承载能力最大。结论:偏心率越大,节流孔分布对主轴承载能力的影响越显著;相对于传统主轴,节流孔直径系数对新型主轴承载能力影响较小;气浮主轴承载能力随供气压力和偏心率增加而增大,随平均气膜厚度增大而减小;偏心率越小,节流孔非均匀分布提高主轴稳定性越显著,变节流孔直径有利于提高主轴临界涡动比,降低临界惯性力,增强主轴稳定性;增大平均气膜厚度有利于提高主轴稳定性;增加供气压力导致主轴临界惯性力增大,稳定性降低。

轴颈质量对动载滑动轴承润滑状况影响的研究

本文采用动载滑动轴承轴心轨迹的动力学计算方法,详细地讨论轴系惯性质量对动载滑动轴承轴心轨迹和润滑状况的影响,以及转速对轴承润滑状况的影响。

考虑进油压力的滑动轴承非线性油膜力数据库

通过对Reynolds方程的非线性变换,提出了考虑进油压力边界条件时径向滑动轴承非线性油膜力数据库的建库方法,扩展了油膜力数据库计算方法的应用,通过引入2个有限数据域的新变量对转子轴心速度项和进油压力边界条件进行有限化处理,得到了更符合实际工况的连续性油膜力数据库及计算模型,同有限元法对比分析了非线性油膜力数据库的适用性.结果表明,非线性油膜力数据库模型的精度较高,所建立的非线性油膜力计算模型可用于对转子系统瞬态运动进行简便和快捷的分析.

轴承弹性变形对动载滑动轴承润滑状况影响的分析

本文讨论了等温弹性流体动力润滑方程的求解方法和动载滑动轴承弹性变形对润滑油膜的影响 ,分析表明该方法是求取轴心轨迹和对轴承润滑状况预测的较合理方法。

局部凹坑织构化径向滑动轴承流体动力润滑数值分析

目的探究局部凹坑织构化表面对径向滑动轴承流体动力润滑的影响。方法基于雷诺边界条件和Reynolds方程,建立凹坑织构化径向滑动轴承表面流体动力润滑理论模型,采用Gauss-Seidel松弛迭代方法数值求解,获得润滑油膜的压力分布和承载能力,分析其润滑油膜承载机制,探讨凹坑几何参数和分布规律对油膜承载力的影响规律。结果理论模型的数值解与经典理论的数值解误差较小,能有效分析轴承的流体动压润滑特性。当偏心率较大时,摩擦力的上升幅度也变大,在轴承承载区进行凹坑织构化处理能明显减小摩擦力,并且随着凹坑深度的增大,摩擦力减小,可见凹坑起润滑减摩的作用。油膜承载力随着偏心率的增大而增大,通过凹坑织构的"楔形效应"能够改善非承载区的油膜压力,存在最佳凹坑深度使得轴承达到流体动力润滑最佳状态。摩擦力随着面积率的增大而增大,特别是在偏心率较大时,润滑减摩效果较为明显,面积率对油膜承载力影响不大。将织构布置在径向滑动轴承的不同区域,其中当织构完全在下半瓦(压降区)时,织构能明显增大油膜厚度,产生油膜压力,有效降低摩擦力,提升承载力。结论凹坑织构能明显改善径向滑动轴承流体动力润滑性能,合理设计轴承的偏心率,合适的织构参数与分布位置,能使流体动力润滑效果最佳。

基于质量守恒边界条件的动载滑动轴承性能分析

用不可压缩流体空穴算法描述径向滑动轴承非线性油膜力, 并在此基础上分析了动载滑动轴承的性能变化。结果表明, 在动载工况下, 空穴的位置随着时间的推移而变化; 轴颈转速对完整油膜区分布没有影响, 对油膜压力大小有影响。

表面织构对油水混合液润滑轴承湍流润滑性能的影响

基于湍流理论,利用Fluent软件研究表面织构对油水两相流体润滑下径向滑动轴承液膜压力、承载能力以及湍流动能的影响,比较织构形状、轴承转速和水含量对轴承湍流润滑性能的影响。研究表明:复杂形状织构加剧了液膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了液膜压力和承载力;随着轴承转速的增高,轴承承载能力呈线性增加;随着润滑油中含水量的增加,油膜压力增大,承载能力增大。

动载滑动轴承瞬态油膜的全景实验研究

在搭建的滑动轴承实验台上,对大扰动工况下油膜全景空穴分布图像及油膜压力进行瞬态同步采集,并对图像进行后处理,以便于观察并与基于质量守恒边界条件的理论仿真结果对比,并对同一旋转周期内油膜空穴分布和不同工况下油膜压力进行对比分析。结果表明:油膜全景图像经过后处理转化为油膜原形展开图像后,图像直观,且更易于对比分析;在大扰动工况下,油膜空穴区域随最大动偏心位置迁移而迁移。

计入表面粗糙度效应的动载轴承的润滑分析

将平均流量模型与Ｈａｈｎ法求解思想结合起来，提出了计人表面粗糙度效应的动载轴承润滑分析的数值求解方法，考察了不同的轴颈方差比、表面方向参数和表面粗糙度对动载轴承润滑性能的影响。利用该算法分析了４１０５柴油机第一主轴承的润滑状态，计算结果表明：第一主轴承处于完全流体润滑状态，降低表面粗糙度可以减小摩擦功耗。

有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计

针对小孔节流深浅腔动静压轴承的性能优化问题,基于平行平板扩散流动计算模型及流量守恒原理,推导了微元控制体边界压力的插值函数,提出了分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压力、承载力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的有限体积计算方法。使用该方法研究了供油压力、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性的影响规律,从而得到了以上相关参数的优化区间。在此基础上,采用四因素三水平的正交试验法,在满足多目标性能最优的前提下,得到了小孔节流深浅腔动静压轴承结构参数与工作参数的最优组合。以该组参数试制了小孔节流深浅腔动静压轴承并建立了试验平台,测量了不同转速及供油压力下油腔的压力值。试验结果表明,轴承油腔压力试验数据及理论计算值随主轴转速的变化趋势一致;误差在11%以内。验证了有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计方法的正确性。

动载滑动轴承润滑设计计算的研究进展

本文对动载滑动轴承润滑设计计算的研究进展进行了综述和分析,并提出了未来动载滑动轴承研究所要解决的问题。

瞬变载荷作用下滑动轴承轴心轨迹计算仿真

为了研究动压滑动轴承在瞬变载荷作用下的润滑状况,在考虑轴颈惯性力和非线性油膜力的基础上,建立了滑动轴承轴心轨迹的运动方程,提出了采用欧拉法求解有限长滑动轴承瞬时轴心轨迹的数值方法。分别计算了在阶跃、矩形脉冲和正弦脉冲瞬变载荷作用下轴心轨迹、最大油膜压力及最小油膜厚度的变化规律。分析结果表明,在瞬变载荷作用时,轴心轨迹、最大油膜压力及最小油膜厚度都有较大的变化并呈现出一定的振荡过程。由于脉冲载荷的作用时间有限,随着其消失,轴心乃收敛于原平衡位置,而阶跃载荷则使轴心收敛于新的平衡位置。

小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究

小孔节流深浅腔动静压轴承是一种采用小孔节流器实现节流作用及浅腔实现二次节流作用的动静压混合轴承。针对现有理论不能解析研究油腔结构参数及工作参数对承载特性影响规律的不足，以及计算流体力学数值仿真软件计算时周期长，而不便于工程设计人员应用的缺点，基于油腔压强分段线性化的思想，建立分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压强、承载能力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的解析方法。进而以该方法研究动静压轴承的供油压强、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对轴承承载特性的影响规律。研究发现，在其他结构参数及工作参数一定的条件下，浅腔深度为初始油膜厚度的2～3倍时，轴承刚度接近最大、温升接近最低。通过油腔压强的解析值与试验值的比较，证实了该方法的有效性和研究结果的正确性。

基于微极性流体润滑的有限长动载轴承特性研究

基于微极性流体模型对有限长动载轴承的润滑性能进行了数值模拟。推导了动载情形下微极性流体润滑的Reynolds方程,比较了牛顿流体和微极性流体对轴承的油膜压力、最小油膜厚度和端泄流量所产生的不同影响。结果表明:微极性流体使得动载轴承的油膜压力明显提高,油膜厚度明显增大,而端泄流量则有所降低。