BTA深孔连接器设计及油膜压力研究

针对BTA加工过程中刀具系统刚性不足和径向受力不平衡的问题,基于流体动压润滑原理设计一种BTA深孔连接器。连接器包括双桥应变片和可倾瓦块,利用油膜支撑刚度增大刀具系统的刚性,并通过实时调整油膜压力抵消同步检测的不平衡径向力。建立可倾瓦块的数学模型,推导出油膜厚度公式,进一步得出油膜压力的计算公式。基于Fluent软件对连接器进行流体仿真,采用单因素实验法,分析不同条件下可倾瓦块受到的油膜压力的变化规律。结果表明:BTA加工过程中,通过调节工件转速、切削液黏度、瓦块倾角和瓦块包角等参数调整油膜压力,进而实现增大刀具系统刚性和抵消不平衡径向力的目的。

井底压力下牙轮钻头浮动套轴承性能分析

为了探究井底压力下215.9 mm牙轮钻头浮动套轴承的平衡转速比、摩擦学性能、油膜压力分布随内外间隙比的变化规律,修正了考虑浮动套轴承实际井下环境压力和牙轮钻头密封压差的Reynolds边界条件,利用MATLAB中的PDE Toolbox对浮动套轴承Reynolds方程进行数值求解,分析内外间隙比对浮动套轴承平衡转速比、油膜压力及摩擦因数的影响规律,结果表明:当环境压力为60 MPa、密封压差为20 MPa时,随内外间隙比增加,浮动套平衡转速比呈现先增大后减小的趋势;以轴承的摩擦因数和油膜压力作为综合评价指标,钻头浮动套轴承内外间隙比为2.0时,轴承的摩擦因数较小,油膜压力较高,其轴承综合性能较优;而当浮动套轴承内外间隙比为2.0时,随着环境压力的升高,浮动套轴承的摩擦扭矩和摩擦因数增加,从而加剧轴承的磨损。该研究为牙轮钻头浮动套轴承的结构参数优化及性能提升提供了基础理论支撑。

基于三维CFD的电机滑动轴承油膜特性分析

大型电机径向滑动轴承的油膜特性是研究电机转子的振动水平、润滑油温变化以及轴承设计的基础。文章基于三维CFD的方法,探究电机滑动轴承的油膜特性。首先,以电机径向滑动轴承为研究对象,建立了电机径向滑动轴承的物理模型及流场模型;然后,运用CFD仿真软件分析了不同偏心率下径向滑动轴承的油膜特性;最后,分析了径向滑动轴承在不同转速下油膜分布特点以及油膜压力分布情况。

基于有限差分法的径向滑动轴承油膜压力分布计算

滑动轴承广泛应用于旋转机械中,其静动态参数对旋转机械的运转有很大影响。确定滑动轴承的静动态参数依赖于轴承的油膜压力分布,Reynolds方程是油膜压力计算的基础。对于具体轴承参数计算,传统方法是利用已知的给定偏心率和宽径比下的轴承静动态参数进行曲线拟合,通过反推实际轴承的偏心率和偏位角,然后进行压力分布计算。这种逆运算不太方便。基于有限差分法,采用MATLAB软件编程计算,利用实际轴承已知外力和宽径比直接求解完整二维流动Reynolds方程得到油膜压力分布曲线,进一步利用改进方法设计计算实际轴承参数,取得较好的计算精度,使圆瓦轴承参数计算更为简便。

滑动轴承油膜压力及合金层应力分布

利用有限差分法求解滑动轴承油膜压力的分布;以油膜压力为载荷,建立滑动轴承的三维有限元分析模型,得出滑动轴承合金层应力应变的分布。研究结果表明:滑动轴承应力和应变的分布取决于油膜压力的分布和梯度变化,应力和应变的分布与油膜压力的分布相同,但剪应力的峰值位于滑动轴承中截面合金层与钢背的结合处;应变在压力梯度最大时方向将发生改变。

基于FLUENT的径向滑动轴承油膜压力仿真

目前,对于不同结构形式的滑动轴承,通常采用差分法或者有限元法来研究轴承的静、动态特性,在建立数学模型时要进行很多简化,往往忽略惯性项、油膜曲率等因素的影响,并且差分法不易对复杂形状的轴承进行特性计算。以外部供油的径向滑动轴承为研究对象,从原始的N-S方程出发,基于CATIA建立了油膜的流场模型,通过FLUENT仿真得到了不同偏心率和不同转速下轴承油膜的压力分布。仿真结果表明:在偏心率一定的情况下,轴承压力值随着转速的增加而增加;在转速一定的情况下,轴承压力值随着偏心率的增加而增加。FLUENT仿真结果与文献中数值计算结果相吻合,为进一步研究滑动轴承的其他性能提供了一种新的方法。

基于FLUENT的深浅腔动静压轴承油膜压力研究

以具有深浅腔的动静压轴承为研究对象,基于Gambit对油膜进行网格划分并建立三维有限元模型,通过FLUENT仿真得到不同偏心率和转速下轴承的油膜三维压力场分布和静特性参数。计算结果表明:深浅腔动静压轴承在每个浅腔处油膜出现压力峰值,且承载力随偏心率和转速的增加而增加。该仿真方法计算结果与文献数值计算结果相吻合,为进一步研究动静压轴承的其他性能提供了一种新的方法。

动载滑动轴承油膜分布及压力同步采集研究

对滑动轴承试验台进行了改造,使得油膜分布以及油膜压力同步采集成为可能。介绍了压力采集的电路设计以及程序设计。测试结果表明,实验台的改造设计是合理的,数据采集的电路设计是实用的,采集数据的程序方便直观,硬件设施和软件编程都方便可靠。

滑动轴承非线性动态油膜压力分布特性的研究

针对有限长径向滑动轴承非线性动态油膜压力的分析与计算，定量阐明了非稳定润滑油膜的动态压力特性，进一步研究了轴承中转子自转速度、涡动速度及转子偏心速度等参数，对非线性油膜压力分布变化规律的影响。

新型挤压油膜阻尼器油膜压力特性分析

利用达朗贝尔原理,建立了新型金属橡胶挤压油膜阻尼器转子系统的运动方程,得到了相对偏心率的数学表达式;通过对比分析传统挤压油膜阻尼器与新型金属橡胶挤压油膜阻尼器的油膜压力分布特性,证明了新型金属橡胶挤压油膜阻尼器的油膜刚度在较大的偏心率范围内基本呈线性变化,解决了传统挤压油膜阻尼器所存在的油膜刚度高度非线性的问题。

气油两相流对滑动轴承油膜压力分布的影响

在引入新气油两相流粘度模型的基础上，建立了适用于气油两相流工况下滑动轴承的数值计算理论，分析了气油两相流对滑动轴承油膜压力分布的影响，得出了一些有益的结论，

考虑气穴影响的椭圆轴承油膜压力场研究

通过建立有无考虑气穴影响的椭圆轴承受力模型,应用Fluent模拟分布有无考虑气穴影响的油膜压力分布,分析表明考虑气穴影响时椭圆轴承压力分布结果更合理。分析考虑气穴影响时椭圆轴承在不同轴颈转速和供油压力下压力场分布规律,结果表明:转速越高,椭圆轴承上、下瓦油膜压力和x、y方向的承载力越高;改变供油压力对下瓦油膜压力基本没影响,但上瓦油膜压力和x方向承载力随供油压力增大而增大,y方向承载力随供油压力增大而减小。

基于格子-波兹曼方法求解油膜压力的探讨

由于外界环境及磨损等方面的影响,固体颗粒不可避免的进入到润滑油中,为了更方便地分析和求解含有固体颗粒的动压轴承的润滑问题,提出了一种新的求解油膜压力的方法——格子波兹曼方法 (LBM)。介绍该方法的基本原理及计算流程,基于该方法从流场的角度分析流体润滑,建立润滑区域的LBM离散模型。对该模型进行求解,并将计算得到的油膜压力与有限差分法的求解结果进行比较,两者的结果吻合较好,并且LBM中润滑区域的网格划分越细,其误差越小,这表明采用LBM求解润滑油中含有固体颗粒的润滑问题是可行的。

三油楔滑动轴承油膜压力特性及对转子稳定性的影响

采用CFD软件、考虑黏性流体有旋性的SST湍流计算模型和N-S方程研究了三油楔滑动轴承的油膜压力特性,分析了三油楔滑动轴承对汽轮机转子稳定性的影响,并对三油楔滑动轴承、圆柱轴承与椭圆轴承的油膜压力特性进行了对比分析.结果表明:在相同油膜厚度和进口压力下,三油楔滑动轴承比圆柱轴承和椭圆轴承具有更好的稳定性,不容易出现油膜震荡和失稳现象;在相同油膜厚度和偏心率下,椭圆轴承的承载能力大于三油楔滑动轴承的承载能力,但三油楔滑动轴承更有利于汽轮机转子和机组的稳定运行.

两种滑动轴承油膜压力计算方法的比较

对常用的两种计算滑动轴承油膜力的方法进行了比较。一种是在迭代求解雷诺方程过程中,如果出现负压力,则用零压力来替代的方法;另一种是根据质量守恒理论(JF0理论),由Elrod 等人提出的空穴算法。指出用负压力充零的方法代替Elrold空穴算法,误差不大,但却可以克服Elrod 空穴算法不稳定和振荡的缺点,大大节约计算时间。

高频动载轴承内油膜压力特性

传统油膜压力特性研究大多忽略油膜的可压缩性以及轴颈惯性力对油膜压力的影响,但在高频动载荷或瞬态冲击载荷作用下,油膜压力随时间变化剧烈,而油膜密度、粘度等状态参数又是关于压力的函数,油膜不可压缩性假设不再适用。另外,轴颈本身具有很高的加速度,因轴颈高速运动而产生的惯性力也不能被忽略。因此,同时将可压缩性以及轴颈惯性力引入到油膜压力的数值计算,可使计算结果更符合实际物理现象。建立考虑轴颈惯性力的力平衡方程以及考虑油膜可压缩性的雷诺方程,计算轴承在瞬态冲击载荷如矩形脉冲、三角形脉冲以及正弦周期性载荷作用下的油膜压力特性,分析数值计算结果,研究外载荷幅值、脉宽以及相对间隙对油膜压力特性的影响,研究发现,相对间隙越大,轴颈惯性作用越不能被忽略;油膜压力衰减速度并不随外载荷幅值单调变化,外载荷幅值极小或外载荷幅值极大,量纲一油膜压力衰减速度均较快;脉宽变化对量纲一油膜压力衰减速度影响不大。在考虑可压缩性以及轴颈惯性力情况下,油膜压力时历曲线上会出现拍振现象。

油水两相流对滑动轴承油膜压力的影响

研究建立了一台适用于测试油水两相流润滑工况下滑动轴承油膜压力的实验装置。实验研究了润滑油混入水滴后对滑动轴承油膜压力的影响规律，得出了若干规律性的结论。

滑动轴承非线性动态油膜压力分布特性的研究

针对有限长径向滑动轴承非线性动态油膜压力的分析与计算,定量阐明了非稳定润滑油膜的动态压力特性,进一步研究了轴承中转子自转速度、涡动速度及转子偏心速度等参数对非线性油膜压力分布变化规律的影响。图8参6。

基于格子波兹曼方法研究颗粒对缸套-活塞环油膜压力的影响

为了研究小于油膜厚度的固体悬浮颗粒对活塞环流体润滑的影响,该文从流场角度分析发动机缸套-活塞环的润滑区域,建立了缸套-活塞环润滑问题的格子波兹曼离散模型,基于雷诺边界条件的负压归零法,分析了油膜破裂时格子波兹曼方法(lattice boltzmann method,LBM)模拟润滑油流动的边界条件的处理方法,基于LBM对含有固体颗粒的润滑油流动进行流场分析,研究了多个颗粒对于活塞环润滑性能的影响。得到了颗粒位置、形状,以及在不同曲柄转角下对活塞环油膜压力的影响;分析了润滑区域的油膜速度分布,并与试验结果进行了定性的比较。结果表明,当颗粒距离活塞环较近时,对于活塞环附近的油膜压力场影响较大,而当颗粒距离活塞环较远时,颗粒的存在对于活塞环的油膜压力场影响较小;并且对于缸套-活塞环下止点磨损较严重的实验现象给予了理论分析。

径向滑动轴承油膜压力分析

在差分法的基础上,采用超松弛迭代法对二维Reynolds方程进行求解,通过Matlab求得滑动轴承油膜压力的分布曲线,进一步研究了轴承的宽径比、偏心率对油膜压力分布变化规律的影响。