圆锥浮环动静压轴承有限元解和试验研究

将静压支承原理和圆锥动压浮环轴承结合起来，提出了一种新型结构的滑动轴承——圆锥浮环动静压轴承，并对此进行了理论分析，有限元计算和试验研究。导出了基本微分，积分方程组，提出了保证浮环启动的设计准则，较好地解决了数值计算中的多重迭代和快速收敛问题，讨论了不同条件下的轴承性能，揭示了轴心，环心，环轴速比等的变化规律，理论计算和试验取得了较好的一致，并表明，该轴承兼具圆锥，动压，静压，浮环滑动轴承之优点，在高速旋转机械领域将有广阔的应用前景。

基于Kriging模型的圆锥动静压轴承优化设计

为提高圆锥动静压轴承的综合性能,以单位承载力下功耗最小和平均温升最低为优化目标,考虑几何结构约束条件,采用最优拉丁超立方进行设计空间的布点,进行有限元数值计算。基于计算结果,采用Kriging方法建立目标函数的近似代理模型。在此模型基础上,使用非劣分层遗传算法(NSGA-II)获得Pareto最优解集;最后通过权重系数法求得最优非劣解。结果表明:优化后方案1的两个目标函数值分别较优化前减小了18.8%和10%,优化方案2分别降低了10.9%、32%;轴承无量纲功耗有所降低、无量纲承载力得到提升,温升降低明显,轴承整体性能较优化前有较大提升。

热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响

为研究热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响,建立具有深浅腔结构的圆锥动静压轴承的Reynolds方程、能量方程、深腔流量平衡方程及相关控制方程;采用有限元法和有限差分法对其进行离散,运用正系数法则对能量方程系数及常数项的离散系数进行处理,联立求解得到油膜压力分布与温度分布,计算出高速圆锥动静压轴承的静参数,并分析热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响。结果表明:热效应使高速圆锥动静压轴承油膜压力减小,且转速越大,压力减幅越大,油膜温升越明显;计入热效应后,润滑油黏度降低,引起高速圆锥动静压轴承偏位角增大,轴向、径向承载力减小,端泄流量增大,摩擦力减小,且转速越高变化越显著。

基于多目标优化的圆锥动静压轴承特性分析

以高速圆锥动静压轴承为研究对象,在油膜静、动特性有限元计算基础上建立同时考虑单位承载力下功耗、平均温升和失稳转速的多目标优化模型。根据工况要求,按照重要程度对各优化目标设定不同的加权系数,采用复合形法对优化模型进行了求解。结果表明,当半锥角和封油边宽度明显减小、浅腔包角减小时,圆锥轴承各优化目标均有所改善,单位承载力下功耗和平均温升得到了有效降低,失稳转速则得到提升。研究表明,通过对单位承载力下功耗、平均温升和失稳转速等优化目标设定不同的加权系数,可实现更低温升、更高转速或者更低功耗等设计目标。

圆锥动静压轴承的优化设计方法探讨

本文探讨了几种常用圆锥动静压轴承的优化设计方法的可行性及应用范围。

圆锥液体动静压轴承设计

设计了一个具有混合式油腔(深腔与浅腔)的圆锥液体动静压轴承,它同时具有动压效应和静压效应。将CFD数值模拟技术应用到液体动静压轴承的设计计算中,采用SolidWorks建立了完整的轴承油膜模型,导入CFDesign中进行数值模拟,得到了轴承油膜压力场的分布情况,同时得到了轴颈位移-油膜承载力曲线。CFD数值模拟辅助了油膜承载力的计算验证、轴承恒压供油压力的选择,为液体动静压轴承的工程应用提供了一种高效实用的设计计算方法。

圆锥动静压轴承计入轴瓦弹性变形的静态性能分析

本文对具有深、浅腔的毛细管节流圆锥动静压混合轴承作了计入轴瓦弹性变形的静态分析。在用有限元法解Ｒｅｙｒｏｌｄｓ方程时，对流量连续方程进行了归并。对半锥角为０．５°、１０°、２°的四腔轴承对应于无量纲弹性模量Ｅ＝３００，泊松比μ＝０．３；Ｅ＝１．０，μ＝０．３以及刚性解的静态性能进行了分析与比较。

微小型涡轮发动机圆锥气体静压轴承的特性研究

对用于微小型涡轮发动机的圆锥气体静压轴承的特性开展了理论及实验研究.设计了圆锥气体静压轴承的结构型式,提出了圆锥气体静压轴承的润滑模型及其数值解法,获得了圆锥气体轴承承载力和气体质量流量性能,考察了气膜厚度、供气压力和节流孔数目对轴承性能的影响.建立了圆锥气体轴承测试平台,获得了轴承的质量流量-供气压力曲线,为理论模型的验证提供了实验手段.结果表明,增加供气压力和节流孔数目可提高承载力和气体质量流量;圆锥轴承测试结果与理论结果趋势一致,数据吻合.

活塞杆非接触密封在伺服液压缸中的应用及其对系统低速稳定性的影响

采用传统接触密封的伺服液压缸往往因为密封处较大的摩擦力以及静、动摩擦力之间的降落特性,导致其在低速运动时产生"爬行"现象,直接造成位置控制伺服系统精度差,响应速度低下。针对此问题,提出在活塞杆密封处采用双圆锥静压轴承,并且加装迷宫封油边的方式降低密封摩擦力,进而提高液压缸的低速稳定性,并且采用CFD数值模拟和AMESim仿真对其作了分析和验证。

飞行模拟器的电液伺服驱动装置

介绍了 6自由度飞行模拟器运动系统的结构和数学模型 ,根据飞行环境的特殊要求 ,采用了双圆锥静压轴承伺服执行器。实验表明该驱动装置具有摩擦力小、低速平稳性好、高频响等优点 。

新型组合支承的Jeffcott转子的动力特性分析

应用SAMCEF软件对金属橡胶与圆锥动静压滑动轴承组合支承的Jeffcott转子进行有限元分析,得到转子一阶与二阶的临界转速和模态振型,并设计了金属橡胶与圆锥动静压滑动轴承高速转子系统。实验结果表明:临界转速实测值与理论分析值的差值小于2%,验证了理论分析的正确性;金属橡胶弹性阻尼支承相对刚性支承振动峰值下降了20.3%,表明新型金属橡胶组合支承具有良好的阻尼减振性能。