Mathematical Rotordynamic Model Regarding Excitation Due to Elliptical Shaft Journals in Electrical Motors Considering the Gyroscopic Effect

The paper presents a mathematical rotordynamic model regarding excitation due to elliptical shaft journals in sleeve bearings of electrical motors also considering the gyroscopic effect. For this kind of excitation, a mathematical rotordynamic model was developed considering the influence of the oil film stiffness and damping of the sleeve bearings, the stiffness of the end-shields and bearing housings, the stiffness of the rotor, the electromagnetic stiffness in the air gap of the electrical motor and the mass moment of inertia of the rotor and therefore also considering the gyroscopic effect. The solution of the linear differential equation system leads to the mathematical description of the absolute orbits of the shaft centre, the shaft journals and the bearing housings and to the relative orbits between the shaft journals and the bearing housings. Additionally, the bearing housing velocities can also be derived with this mathematical rotordynamic model.

计及轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析了稳定状态下轴受载变形导致轴颈倾斜时 ,径向滑动轴承的流体动力润滑特性 ;推导了轴受载变形导致轴颈倾斜时的轴承油膜厚度表达式 ;计算了不同轴颈倾斜角、轴颈倾斜方位和轴承偏心率等情况下的轴承油膜压力、油膜反力 (承载量 )、端泄流量、轴颈摩擦系数和保持轴承稳定工作的力矩。结果表明 ,轴受载变形导致轴颈倾斜时 ,无论是轴承油膜压力分布和最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度 ,还是轴承承载量、端泄流量和保持轴承稳定工作的力矩等摩擦学性能 ,都有明显的变化。

9CrMoV钢堆焊1CrMo金属堆焊层性能的研究

采用1CrMo堆焊材料对9CrMoV钢进行了埋弧堆焊试验,优化了堆焊焊接工艺参数。针对不同堆焊层进行了化学成分分析,并研究了堆焊层化学成分对熔覆金属力学性能和金相组织的影响。结果表明:距离母材越远,母材对熔覆金属的稀释率越低,堆焊层合金元素含量越少,塑韧性越好;且母材与堆焊层结合性能良好,没有产生界面分离现象。上述研究成果可为超-超临界汽轮机转子轴颈堆焊技术提供理论依据和技术支持。

变载荷作用下轴-轴承系统动力学行为研究

以普通轴 轴承系统为研究对象,采用数值仿真方法研究了轴 轴承系统在冲击载荷、正弦载荷、旋转载荷等变载荷作用下系统动力学响应,发现变载荷作用下的普通轴 轴承系统也存在共振行为,并提出了轴 轴承系统两种共振频率的确定方法。分析结果表明:轴 轴承系统的自然频率与轴颈转速、轴承间隙和润滑油粘度有关;当外载荷作用频率与轴 轴承系统自然频率相同时,系统将产生共振;共振时轴承的最大油膜压力显著增大,而最小油膜厚度显著减小。

计入船体变形及齿间摩擦的齿面接触疲劳强度

船舶在波浪中航行时,船体总弯曲变形会使沿船体纵向布置的齿轮机构的轴承支座中心距产生缩减。在一定条件下,这种中心距缩减会导致互相啮合的两齿轮间产生附加径向压力。本文导出了计入这种附加径向压力、齿间摩擦及轴承间隙综合影响的船用齿轮齿面接触疲劳强度优化计算公式。利用此公式计算齿面接触疲劳强度可使船用齿轮的设计更合理,更安全。

轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究

针对各种机械装置使用最普遍、最基本的轴-滑动轴承摩擦副系统,设计研制了专用试验装置,对轴受载荷作用产生弯曲变形,导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。结果表明,在轴-滑动轴承摩擦副系统中,轴受载荷作用产生变形将导致轴颈在轴承孔中倾斜;轴变形导致轴颈倾斜时,滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化。轴受载越大,其变形产生的轴颈倾斜越严重,对滑动轴承润滑性能的影响越明显;轴承半径间隙与轴承宽度比值越小,轴变形产生的轴颈倾斜对轴承油膜压力、油膜厚度和温度的数值及分布的影响越大。因此,滑动轴承设计中应该考虑轴受载荷作用产生的变形导致轴颈倾斜的影响,对于重要的机械设备,尤其应当考虑这种影响。

计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析讨论了轴 轴承摩擦副系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。推 导了轴颈倾斜时的轴承油膜厚度表达式,计算了不同轴载荷情况下,轴承油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数。计 算结果表明,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布、最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度等都有明显的变化。因 此,进行计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承润滑分析研究是非常必要的。

考虑轴颈倾斜的径向滑动轴承动态特性研究

由于螺旋桨的悬臂作用,船舶尾轴径向滑动轴承工作时轴颈在轴承孔中往往处于倾斜状态,这样尾轴承特别是后尾轴承会造成严重的磨损,因此有必要分析轴颈倾斜对径向滑动轴承润滑性能的影响,找出压力分布规律,为船舶推进轴系实现合理校中提供一定的理论依据。文中给出了考虑轴颈倾斜的油膜厚度计算公式,通过对Reynolds方程进行求解,结果表明,随着倾斜角的增大,最大油膜压力逐渐向尾部倾斜,油膜压力分布出现尖角状态,油膜合力也逐渐增大。

计及轴受载变形的粗糙表面轴承热弹性流体动力润滑分析

同时计及表面形貌、热效应和轴承表面(热和弹性)变形等,对轴受到载荷作用产生变形,导致轴颈在轴承中倾斜时滑动轴承的热弹性流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论表面热变形等对粗糙表面倾斜轴颈轴承热弹性流体动力润滑性能的影响。计算中,采用基于平均流量模型的广义Reynolds方程进行轴承的润滑分析,采用变形矩阵方法计算轴承表面(热和弹性)变形,采用能量方程和热传导方程计算润滑油和轴承的温度分布。结果表明,计及表面热变形时,半径间隙对轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、油膜压力和油膜厚度的分布有较大影响;轴承载荷越大,表面热变形对轴承性能的影响越显著;表面热变形对轴承性能的影响程度与转速高低有直接关系,转速越高,表面热变形的影响越大;相比于表面弹性变形,表面热变形对轴承性能的影响较大;表面形貌是否影响轴承性能以及影响程度与轴承表面变形情况有较大关系,仅考虑热变形时,表面形貌有一定影响,同时考虑热变形和弹性变形时,表面形貌的影响非常小。

轴受载变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的研究

针对轴-轴承系统,建立了轴受旋转载荷作用时变形导致的轴颈倾斜对滑动轴承润滑性能影响的分析方法,并在研制的滑动轴承试验装置上进行了专项验证试验。试验结果表明,提出的基本方程、公式和分析方法可以满足研究要求。计算了轴受载变形导致轴颈倾斜情况下,轴承的油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦因数等。结果显示,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布和油膜厚度分布有明显变化,最大油膜压力明显增加,最小油膜厚度减小很多,端泄流量略有增加,轴颈摩擦因数变化不大。

某四缸发动机平衡轴抱轴问题的分析与解决

平衡轴系统配合间隙的设计要考虑形状公差及位置公差、材料线膨胀系数等因素的综合影响,考虑不全面会导致实际工作的配合间隙不合理,过大或者过小都可能导致抱轴问题的发生。优化配合间隙能够有效地解决抱轴问题,但需要重新评价对整机润滑系统、NVH性能的影响并加以验证。试验结果表明:间隙的优化有效解决了平衡轴抱轴问题,同时对系统油压、NVH性能带来影响在可接受的范围内。

曲轴主轴颈车-车拉数控机床设计

为提高汽车发动机曲轴零件的生产效率和加工质量,设计了一种曲轴主轴颈车-车拉专用数控机床。根据曲轴零件的特点,基于外回转车拉工艺原理,采用模块化技术设计机床结构,具有可变形的4种结构8种配置,满足不同工件的加工需求。分析了车-车拉机床的结构组成与工作原理,该机床配有满足车拉削一体化工艺的双圆盘刀架,在保证曲轴零件加工精度的前提下,可实现高速、高效、高精密双主轴、双刀架曲轴粗精加工,具有推广和应用价值。

Ni-Al_2O_3复合镀层制备及其在棘轮轴轴颈的应用

采用电沉积方法在棘轮轴轴颈镀覆Ni-Al_2O_3复合镀层,以期提高其耐磨性能。选用平板形阴极先进行理论性研究,分析了镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度对Ni-Al_2O_3复合镀层形貌及耐磨性能的影响。结果表明,随着镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度由5 g/L增加至20 g/L,Ni-Al_2O_3复合镀层的磨损量逐渐降低;当镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度为20 g/L时,Ni-Al_2O_3复合镀层中Al_2O_3的质量分数最高,达到4.56%,磨损量最低,约为3.93 mg。Ni-Al_2O_3复合镀层改善了棘轮轴轴颈的表面形貌,降低了棘轮轴轴颈的摩擦系数,可作为减摩耐磨层,有效提高棘轮轴轴颈的耐磨性能。

计及轴变形导致轴颈倾斜的滑动轴承

设计研制了轴-滑动轴承系统专用试验装置,对轴受载荷作用产生变形,导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究;结果表明,轴变形导致轴颈倾斜时,滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化;轴受载越大,其变形产生的轴颈倾斜越严重,对滑动轴承润滑性能的影响越明显。

轴承运行环境对其性能的影响

采用数值计算方法并结合现场优化轴承运行环境的常用手段,系统地分析了润滑油系统和轴系标高的调整与控制对轴承稳定性及瓦温的影响.结果表明:由于各轴承对支撑轴系载荷的贡献率不一样,导致各轴承标高的变化对轴系动力学特性的影响程度也不一样;轴承稳定性裕度随进油温度的升高而增大,且重载轴承的稳定性受进油温度的影响更为明显;当润滑油流量足够时,不同比压的轴承温升差别较小.

激光熔覆修复轴颈过程中气孔与裂纹研究

采用激光熔覆对电厂转动设备轴颈磨损进行修复,熔覆层常出现气孔和裂纹缺陷,影响修复质量。通过分析总结激光熔覆层气孔和裂纹产生的机理和类型;提出了减少和控制熔覆层气孔和裂纹产生的措施,从而有效改善激光熔覆层强度,提高轴颈修复质量。

轴承刚度对船舶轴系振动特性的影响研究

针对某船舶轴系进行了三维几何建模,对不同位置、不同刚度的轴承条件下的轴系固有振动特性进行了分析,得到了不同位置不同刚度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响。计算结果表明,不同位置轴承刚度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同。在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中刚度要发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化。其它位置处的径向轴承由于刚度相对较大,而且刚度不易发生变化,因此对船舶轴系的振动特性影响较小。而推力轴承刚度的变化影响只影响轴系的高频振动,对船舶轴系最关注的低频振动来说,影响可以不计。

基于摩擦学特性和轴倾斜的轴-轴承系统动力学问题探讨

以弹性轴的多柔体动力学理论为基础,通过ADAMS软件进行动力学仿真,解决了考虑轴承摩擦学特性和轴受载变形倾斜时弹性轴-轴承系统在正弦激励力作用下的动力学求解问题。得到的主要结论是:考虑轴倾斜时一阶固有频率略有下降,二阶固有频率略有上升;二阶共振时振动幅度增大;最小油膜厚度减小,最大油膜压力上升。传统的避开共振频率的设计方法仍然是减小最大倾斜角发生的有效方法。

动载荷下窄轴承的润滑性能分析

建立窄轴承在动载荷作用下的数学模型,分析冲击载荷、旋转载荷和任意动载荷(冲击载荷和旋转载荷的叠加)等不同类型载荷作用下窄轴承的润滑性能,通过计算得到不同载荷作用下的轴心运动轨迹。结果表明,不同类型的动载荷对轴心运动轨迹的影响很大,在大小变化的单向动载荷作用下,轴心轨迹曲线是一个椭圆环;在旋转载荷和冲击载荷与旋转载荷叠加的任意动载荷作用下,与轴颈转向相反的旋转载荷可以提高轴承的承载能力和轴系稳定性。

化工设备凸轮轴轻度损伤轴颈的镀覆修复

以应用于化工设备的凸轮轴轻度损伤的轴颈作为修复对象,采用表面镀覆镍基复合镀层予以修复。阐述了损伤轴颈的修复流程,归纳了其中主要环节的工艺要点,并通过检测镍基复合镀层与损伤轴颈的结合强度以及镍基复合镀层的形貌和耐磨性,对损伤轴颈的修复质量进行评价。得出结论:表面镀覆方法适用于修复化工设备凸轮轴轻度损伤的轴颈,而且修复质量良好。通过沉积平整致密且高硬度的镍基复合镀层,损伤轴颈的耐磨性明显提高,使用寿命能够延续。