考虑轴颈倾斜与空泡运动的径向滑动轴承油气润滑分析

由于重载作用及制造误差而导致的轴颈倾斜现象会改变轴承不同截面处的偏心率及油膜厚度,滑动轴承高速运转时,油膜间隙中会不可避免地混入微小气泡,因此探究轴颈发生倾斜时油气两相流对径向滑动轴承润滑特性的影响很有必要。将考虑空泡运动的、修正后的Rayleigh-Plesset(mRPS)方程与雷诺方程共同联立,通过编写相应算法求解耦合后的方程,分析含气率、气泡参数以及轴颈倾斜程度对滑动轴承静特性参数的影响。结果表明:在不同转速下,随着含气率的增加,最大油膜压力、承载力、端泄流量、摩擦力等静特性参数呈下降趋势;气泡参数对润滑性能的影响与偏心率有关,增大气泡的表面膨胀黏度与减小初始气泡半径对轴承润滑会产生相同的效果;轴颈倾斜会改变油膜压力分布及数值大小,同时使空化区域发生倾斜;随着轴颈倾斜程度的增加,滑动轴承静特性参数逐渐增大,且在大偏心率大倾斜度时更为显著;适当改变气泡参数与油液含气率会在一定程度上削弱由轴颈倾斜带来的影响。

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。

耦合轴颈轴向运动的粗糙表面径向滑动轴承热流体动力润滑分析

在实际轴-轴承系统中,受多种因素作用的影响,轴颈在轴承中不可避免地存在沿轴线方向的运动和倾斜,影响径向滑动轴承的润滑性能。计及轴颈的轴向运动,对粗糙表面倾斜轴颈径向滑动轴承的热流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论热效应、表面粗糙度、偏心率和转速等对计及轴颈轴向运动的倾斜轴颈径向滑动轴承润滑性能的影响情况。其中,采用基于平均流量润滑模型建立的广义Reynolds方程进行润滑分析,采用能量方程和固体热传导方程计算润滑油和轴承温度,采用润滑油黏温方程确定润滑油黏度。结果表明,轴颈轴向运动对轴承润滑性能的影响与轴颈倾角、热效应、表面粗糙度、偏心率和转速有关;随着轴颈轴向速度的增加,热效应对轴承润滑性能的影响减小,表面粗糙度对轴承主要润滑性能的影响略有增大;轴承轴颈倾角和偏心率越大、转速越低,轴颈轴向运动对径向滑动轴承润滑性能的影响越明显。

表面织构排布方式对径向滑动轴承摩擦性能的影响

基于Navier-Stokes方程,建立表面织构化滑动轴承数值分析模型,采用压力耦合方程的改进半隐式(SIMPLEC)算法进行求解,分析表面织构排布和形状对滑动轴承摩擦性能的影响。结果表明:在收敛楔入口排布十字形织构时可以显著提高承载能力;在收敛楔中部周向排布沟槽和短沟槽织构比轴向排布更能显著改善轴承摩擦性能,且排布倒椭圆、菱形和十字纹理可以更明显地改善滑动轴承的摩擦性能;在收敛楔出口排布织构不能改善滑动轴承的摩擦性能,而在发散楔只有三角形织构可以改善轴承的摩擦性能。设计5种新型复合织构排布方式,分析其对轴承摩擦性能的提升效果。结果发现:复合型织构比单一类型织构更有利于提高轴承摩擦性能,其中在收敛楔入口布置十字形织构,收敛楔中部分别布置周向沟槽、短沟槽和十字形织构,发散楔布置三角形织构的3种复合型织构设计轴承性能提升效果显著,使承载力分别提高了15.69%、15.66%和17.16%,摩擦因数降低了3.75%、4.17%和2.92%。

分片式可变间隙径向滑动轴承混合润滑研究

径向滑动轴承因其高可靠性被广泛应用于大型轴承-转子系统,但恶劣工况下常因润滑不良造成局部区域固体直接接触,即混合润滑,导致轴承系统提前失效.本文中以某大型核电循环泵齿轮箱中分片式可变间隙径向滑动轴承为研究对象,耦合弹性流体动压润滑模型和表面粗糙峰接触模型,并计入分体式轴承不连续承载特性,建立了考虑轴颈倾斜的分片式可变间隙径向滑动轴承混合润滑模型.采用有限差分法和影响系数法数值解析轴承表面油膜压力、接触压力和油膜厚度等特征量,研究了轴承间隙、轴颈倾斜和转速等因素对滑动轴承系统润滑性能的影响,并揭示了分片式可变间隙径向滑动轴承摩擦学特征.研究表明,轴承载荷主要由部分特定轴承片支撑,且各因素对轴承片载荷比率影响不同,其中轴颈倾斜对润滑性能影响最为显著,恶劣工况下轴承间隙较小一侧率先发生固体直接接触,导致轴承边缘最易发生严重磨损;合理地调整各轴承片间隙可有效地改善轴承表面油膜压力分布,有利于提高轴承系统承载能力,并降低轴承表面发生过度磨损风险,为实现最优润滑方案提供了理论依据.

考虑混合润滑的飞机燃油泵径向滑动轴承静特性分析

针对飞机燃油泵径向滑动轴承润滑油黏度极低、润滑油膜形成难、表面易磨损等问题,通过综合考虑紊流、热效应、质量守恒、温黏效应及混合润滑边界等因素,建立轴承的热流体动力学润滑分析模型,采用有限元方法联立求解雷诺方程、能量方程、接触方程得到轴承的静态特性,研究轴承间隙比、宽径比、转速、载荷、进油温度等对轴承静态润滑性能如油膜厚度和油膜压力的影响规律。结果表明:由于航空煤油动力黏度低,造成轴承的浮起转速高(大于5500 r/min),极限承载力低(小于37 N)、油膜厚度过低;降低进油温度、适当减小间隙,增加轴瓦宽度有利于增加油膜厚度,提高轴承可靠性。研究结果对飞机燃油泵径向滑动轴承设计与运行维护具有一定的工程借鉴价值。

基于CFD的径向滑动轴承流体润滑仿真优化及分析

文章以不同结构特性的径向滑动轴承模型参数为基础,通过使用CFD分析方法,并进行基于NSGA-Ⅱ算法的优化分析,开展一定工况的径向力、转速、供油压力下不同结构的径向轴承流体动压油膜流场仿真分析,得到相应的压力分布、温度分布、内部流动状态和进出口流量等。分析相应润滑结构特点对流体润滑参数的影响及各自的优缺点,为径向滑动轴承润滑结构的设计、研发及仿真优化提供了依据。

对具有可倾瓦块和固定瓦块的混合型径向滑动轴承性能分析

本文分析计算了顶部瓦块固定的可倾瓦径向滑动轴承（简称混合型轴承）的性能参数。与相同尺寸的可倾瓦径向滑动轴承相比，该种混合型轴承在承载能力、流量、摩擦功耗、平均温升等方面都发生了变化，具有明显的特点。最后的试验测试验证了本文所采用的分析计算方法是可行的。

表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响

为研究表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响机制,利用不重叠区域分解法建立针对径向滑动轴承表面纹理润滑计算的有效方法,通过数值计算得到不同纹理分布模式和纹理几何参数条件下的轴承润滑油膜承载力。计算结果表明:合理的表面纹理分布模式和纹理几何尺寸对提高轴承油膜承载能力有一定作用。

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。

基于声发射的可倾瓦径向滑动轴承碰摩故障诊断

该文尝试使用声发射技术检测径向可倾瓦轴承瓦块与转轴的碰摩故障,并在600MW汽轮机发电机组模化实验台上进行了相应的实验研究。实验结果表明,当瓦块与转轴发生碰摩时,声发射信号的时域波形中出现周期性的脉冲信号,而且脉冲周期与轴旋转周期相同。此外,通过合理布置声发射传感器在轴承座上的位置,可以根据不同位置测量到的声发射信号幅值变化,以及声发射脉冲到达2个传感器的时间差,推断出发生碰摩的瓦块位置。因此,声发射技术能够作为可倾瓦径向滑动轴承故障诊断的有益补充。

液体动压径向滑动轴承供油压力对动静特性的影响

研究了供油压力对液体动压径向滑动轴承动静特性的影响。运用有限差分法和适当的边界条件, 计算得出有无供油压力情况下, 轴承的动静特性参数, 并对计算结果进行分析比较。结果表明: 供油压力是分析液体动压径向滑动轴承动静特性的一个不可忽略的因素。

3种微织构对径向滑动轴承性能的影响

为揭示表面微织构的几何参数及分布特征对滑动轴承性能的影响,建立具有方形、圆柱形和三角形织构的径向滑动轴承三维有限元模型,在考虑空化效应和紊流影响的前提下,采用基于N-S方程的计算流体力学(CFD)技术对模型进行仿真,对比分析了不同微织构形状、分布位置、密度和尺寸下径向滑动轴承的性能.结果表明:当微织构布置在滑动轴承主要承载区时,可提高滑动轴承的承载能力,降低润滑油流量和摩擦系数;方形微织构对滑动轴承承载能力的提升作用最大;存在一个最优的织构密度、宽度和宽深比,使轴承的承载能力最大.合理的微织构设计可以有效提高滑动轴承的性能.

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。

进油压力对可倾瓦径向滑动轴承静动特性的影响

本文研究了进油压力对可倾瓦径向滑动轴承静动特性的影响。采用适当的边界条件，得到轴承的油膜压力分布和压力偏导数分布，进而得到轴承的静动特性系数。本文对不同的供油压力，计算可倾瓦轴承的静动特性，并对计算结果进行分析比较。结果显示：进油压力对可倾瓦径向滑动轴承的静动特性具有重要影响。

径向滑动轴承润滑油膜流动-传热过程仿真

针对润滑油膜进行计算流体力学(CFD)分析时,空化模型的选取对计算结果有非常显著的影响。本文引入全空化模型,完善了基于CFD的动压润滑数值仿真方法,对比了不同空化现象处理方法对于压力和温度分布计算结果的影响。此外,还比较了不同方法在求解流动传热问题中的适用性和精度差异,进一步验证了CFD方法在求解此类问题时的优势。结果表明:引入全空化模型的CFD方法可将最大压力计算结果精度提升12.1%,压力和温度的整体分布也与试验值更接近;且温度分布计算结果更符合实际;在模拟气穴溃灭过程中,现有全空化模型在计算气穴区域温度分布时仍有改进空间。

表面织构对水润滑径向滑动轴承湍流特性的影响

基于湍流理论,采用RNG k-ε湍流模型,研究水润滑径向滑动轴承轴瓦表面加工织构凹坑对轴承水膜压力、承载能力和湍流特性的影响,比较织构形状、分布位置、多尺度以及尺寸参数对轴承润滑性能的影响。结果表明:复杂形状织构加剧了水膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了水膜压力和承载力;织构棱边、尖角越多,越易形成二次涡;轴承收敛楔形入口处织构降低轴承承载能力,出口处织构提高承载力,且越靠近出口提升效果越明显;织构轴向尺寸与周向尺寸之比对轴承承载能力影响明显,并且存在最佳比值。

层流紊流共存时径向滑动轴承热流体润滑性能分析

研究了无限宽动压径向滑动轴承油膜中层流、紊流2种流态共存和热效应对轴承特性的影响.在考虑油膜中同时存在层、紊流2种流态的条件下,对雷诺方程、能量方程和黏温方程联立求解,得到油膜压力分布、温度分布、黏度分布、承载力、摩擦力等特性参数,并将某工况下混合流态时油膜特性结果与单一层流流态时的结果进行比较.结果表明,在绝热条件下,与单一层流流态相比,混合流态下油膜承载力、摩擦力较大,温升较高,黏度变化较大;热效应使轴承承载力明显下降.

轴颈偏斜对径向滑动轴承静态性能的影响

研究了轴颈偏斜对径向滑动轴承静态性能的影响。推导了轴颈偏斜时油膜厚度表达式,计算中考虑温度变化,联解雷诺方程、能量方程与温粘方程,计算了不同偏斜角、不同偏斜方位时轴承的压力和温度分布,以及不同偏心率、不同偏斜角度时轴承的静态特性。结果表明:轴颈偏斜时,油膜厚度、油膜压力与油膜温度分布变化明显,最小油膜厚度出现在端部,最大油膜压力与最高温度均向轴承端部移动;对轴承静态性能的影响也较明显,油膜反力随偏斜角增大而增大,阻力系数随偏斜角增大而减小,对端泄油量的影响在不同偏心率时规律不同。

考虑气穴影响的径向滑动轴承性能研究

建立计入气穴影响的径向滑动轴承的数学模型,以转速、偏心率和长径比为变量,利用FLUENT软件对径向滑动轴承进行仿真,分析油膜的承载力、偏位角、黏性阻力和温度的变化规律。计算结果表明:随转速、偏心率和长径比的增加,轴承最大压力、承载力、最高温度、气相体积分数和黏性阻力增大,而偏位角减少;气穴起始位置随偏心率的增大而前移,这为在实验中观察气穴位置提供参考;偏心率对油膜最大压力的影响大于转速,偏心率越大,油膜最大压力越大;气穴对轴承油膜承载特性有很大影响,结合实验中的油膜破裂现象,认为考虑气穴更为符合实际情况。