椭圆轴承—转子系统失稳运动数值分析

滑动轴承油膜力是一种强非线性作用力 ,滑动轴承转子系统是一种典型的非线性动力系统 ,传统的线性方法无法计算系统失稳后的运动。文中给出用数值积分瞬态模拟对轴承—转子系统非线性振动进行计算分析的方法。并以椭圆滑动轴承—刚性转子系统为例 ,对系统失稳后的运动状态进行了计算和分析。

椭圆轴承与圆轴承动力特性CFD数值分析

滑动轴承动力特性对旋转机械转子稳定性有着重要影响。将CFD动网格技术应用于椭圆轴承与圆轴承动力特性求解。在验证滑动轴承CFD动力特性求解模型准确性的基础上,建立基于CFD动网格技术的椭圆轴承动力特性求解模型,分析椭圆度、偏心率以及转速等因素对滑动轴承动力特性影响,比较分析椭圆轴承与圆轴承动力特性之间的差异。研究表明,椭圆轴承与圆轴承的承载力与刚度阻尼系数随着偏心率、转速的增加而增大;与圆轴承相比,椭圆轴承两个油楔形成两个流体动压区有效的增大轴承的阻尼,滑动轴承增加椭圆度可提高转子稳定性。

转子-椭圆轴承系统混沌运动的研究

采用非线性油膜力数据库方法获得椭圆轴承的非线性油膜力，对转子－椭圆轴承系统的混沌运动 进行了分析．数值计算得到了转子－椭圆轴承系统在某些参数域中的分叉图、轴心轨迹、相图、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映 射。时域波形和频谱图，直观显示了系统发生混沌运动的性态，为控制转子系统混沌运动的发生及动力学设

椭圆轴承—转子耦合系统动力学特性研究

为研究椭圆轴承的润滑特性及转子-轴承系统的非线性动力学特性,采用适用于椭圆轴承的变流域动网格方法实现了润滑流场的非稳态计算,通过在润滑流场与转子系统间进行数据传递,形成了椭圆轴承润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算。从滑动轴承润滑流场内部分析了圆柱和椭圆轴承的瞬态工作过程,比较了上轴瓦的油膜压力分布及承载力的变化情况。分别就轴承结构参数、转速和不平衡量对轴承-转子系统工作特性的影响展开讨论,数值计算表明,椭圆轴承在x,y方向的支撑刚度不一样,对稳定性起主要作用为顶隙;轴颈的涡动中心不仅决定于转速,而且随动载荷的变化而变化,随着不平衡量的增加,涡动中心逐渐向坐标原点靠近,使转子-轴承系统稳定裕度降低。该方法为椭圆轴承动力特性及转子-轴承系统稳定性的研究提供了理论支持。

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。

不同油膜力模型下转子椭圆轴承系统的动力学分析

对现有几种椭圆轴承非线性油膜力模型与直接采用有限差分数值法求解雷诺方程得出的非线性油膜力进行了分析和比较,同时对在不同椭圆轴承非线性油膜力模型下,实际转子-椭圆轴承系统响应的相对误差、计算速度和动力学特性进行了分析和比较。在综合考虑其计算精度、计算速度和动力学特性的情况下,研究结果表明:数据库方法应为优先推荐采用油膜力模型,其次为数据库拟合表达式方法和变分法模型。研究结果为在实际旋转机械转子-椭圆轴承系统进行非线性动力学分析和设计时,选择油膜力模型提供了依据。

椭圆轴承-转子系统快速运动状态分析

基于滑动轴承油膜力数据库的连续性分析,建立了椭圆轴承非线性油膜力的神经网络计算模型.该模型采用混沌扰动的BP算法训练网络,其计算结果吻合于数值解,和数据库计算方法相比,提高了计算效率.将油膜力的网络模型用于椭圆轴承-转子系统的运动方程中,可快速准确地获得系统的运动状态.在不同转速下,系统表现出同步周期运动、倍周期运动、拟周期运动或混沌等典型的非线性运动特性.应用实例表明,该模型可有效地用于旋转机械非线性动力学问题的研究.

摇摆工况下椭圆轴承转子系统动力学特性研究

倾斜摇摆工况下,不仅轴承承受载荷随时间变化,而且轴承动特性参数也发生变化,这必然会影响轴承支撑的转子系统的安全性与稳定性分析结果。仅通过稳态分析难以保证支撑轴承自身的安全性和可靠性以及转子轴承系统的稳定性。基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立不同横摇角度的转子轴承模型,用某大学润滑理论与轴承研究所开发的转子轴承系统动力学分析软件DLAP(Dynamic Lubrication Analysis Program),耦合求解椭圆轴承转子系统动力学模型,采用特征值和特征向量,稳定性分析、不平衡响应分析以及瞬态动力学分析等手段,详细研究了转子轴承系统的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,最终得出摇摆工况下椭圆轴承支撑的转子系统的动力学特性。

椭圆轴承椭圆度对转子稳定性的影响

采用CFD仿真计算N-S方程的方法研究椭圆轴承的油膜特性,并对不同椭圆度的椭圆轴承压力油膜进行对比分析。结果表明,不同椭圆度的椭圆轴承对转子稳定性产生很重要的影响,模拟所得椭圆轴承的最佳椭圆度与实际汽轮机组运行中要求的最佳椭圆度相符合。

上瓦带挡板椭圆轴承性能研究

提出了贫油收敛区流体动压润滑的计算方法，研究了上瓦带挡板的椭圆轴承性能．结果表明该种轴承可明显地提高稳定性，在载荷较小的情况下即可进入恒稳工作区，并且平均温升低；静。

椭圆轴承与三油楔轴承稳定性的比较

在建立旋转机械转子支承系统的有限元模型的基础上 ,分析了这两种轴承在工作转速下的裕度和随着载荷、油温、转速及几何参数变化的稳定性变化规律。讨论了在设计参数及运行条件下椭圆轴承和三油楔轴承在中、轻载区的稳定性裕度。

双油楔动压轴承模糊可靠性设计——汽轮机转子椭圆轴承的二次设计

机械设计中存在许多不确定因素,其中包括随机性和模糊性,这些不确定性因素直接影响着设计的质量。文中对椭圆轴承的模糊可靠性设计进行了深入探讨,利用常规可靠性设计数据对椭圆轴承进行模糊可靠性设计建模,通过二级模糊综合评判获得许用可靠性设计指标,最后依靠M atlab软件编程求解。设计结果表明,由于模糊可靠性设计采集了影响设计的相关模糊信息,更贴近于实际设计环境,所以使设计对象的可靠度更准确,优于常规的可靠性设计。

上瓦开周向槽椭圆轴承动态特性分析

本文推导了计及惯性的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的简化形式，分析了考虑开槽区流体周向惯性的上瓦开周向槽椭圆轴承的动态特性。

表面微织构椭圆轴承的热效应分析

目的提高摩擦副润滑性能,从而研究表面微织构不同参数对椭圆轴承热效应的影响,同时采用试验方法进一步说明微织构的减摩作用机理。方法建立表面微织构椭圆轴承仿真模型、编写UDF程序定义黏度,同时采用面-面接触形式的摩擦磨损试验,从理论和试验两个方面研究不同微沟槽宽度和微沟槽轴向分布率的椭圆轴承的热效应变化规律。结果表面微织构能够有效改善摩擦副表面的摩擦学性能,沟槽状微织构椭圆轴承较光滑椭圆轴承温度均有所降低,主要承载区出现轴向呈条状的低温区域,出现位置大致与沟槽分布位置一致。随着微沟槽轴向分布率的增大,微沟槽降温效果增强,轴承承载力先升高后降低,摩擦力先降低后升高,端泄量先减小后增大,沟槽轴向分布率取0.6较为合适。随着微沟槽宽度的增大,轴承承载力呈先升高后降低的变化趋势,摩擦力呈先降低后升高的变化趋势,当宽度在0.6~0.8 mm时,椭圆轴承有较优的润滑性能。结论理论分析和试验研究均表明,表面微织构椭圆轴承的摩擦力随着微沟槽宽度的增大先降低后升高,合适的微织构参数才能最大程度地发挥其减摩作用,从而实现提升轴承润滑性能,降低轴承温升的目的。

轴颈偏斜对椭圆轴承性能影响的试验研究

由于转子挠曲,加工误差,安装偏斜等原因,大型汽轮机轴承常会出现因轴颈偏斜导致的轴承两侧瓦温不均匀现象。文章结合轴承理论,选择特征位置的压力差表征转子偏斜程度,研究转子偏斜对椭圆轴承性能,特别是瓦温的影响。试验结果显示,即使是轻微的转子偏斜,轴承最高瓦温也是有明显的升高。在供油充足的条件下,增加流量不能对偏载轴承瓦温有明显的改善作用。

汽轮机组椭圆轴承瞬态响应的研究

联立求解广义雷诺方程、油膜瞬态三维能量方程、轴瓦瞬态三维固体热传导方程及轴颈的运动方程,并考虑粘度和密度随温度及压力的变化,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件,得到了在载荷突然变化时汽轮机组椭圆轴承的瞬态响应。介绍了一种有效的用于求解轴承瞬态性能的改进Newton-Raphson算法。结果表明,载荷突然变化后,各性能参数经振荡衰减后均能稳定在一新的恒定值,只是最小油膜厚度和最高油膜压力的变化量很大。

椭圆轴承-转子系统的稳定性与分岔

针对200 MW汽轮发电机组轴系,建立了椭圆轴承-转子系统的动力学模型和椭圆轴承油膜力非线性模型.利用固定界面模态综合法将608个自由度的非线性动力学系统降至30个自由度,然后采用Rouge-Kutta法对降维后的模型进行数值求解,得到随转速变化的频响曲线、分岔图和三维谱图,并据此分析系统的稳定性.利用转速变化的频响曲线,分析了偏心距、润滑剂黏度系数和轴承长径比等参数对系统动力特性的影响.数值结果表明:椭圆轴承-转子系统的稳定性区域要大于圆轴承?转子系统的稳定性区域.

转子偏斜对椭圆轴承性能影响的试验研究

由于转子挠曲,加工误差,安装偏斜等原因,大型汽轮机轴承常常会出现因转子偏斜导致的轴承两侧瓦温不均匀现象。本文针对这一现象进行试验研究,结合轴承理论,选择特征位置的压力差表征转子偏斜程度,研究转子偏斜对椭圆轴承性能,特别是瓦温的影响。试验结果显示,即使是轻微的转子偏斜,轴承最高瓦温也是有明显的升高。在供油充足的条件下,增加流量不能对偏载轴承瓦温有明显的改善作用。

偏载条件下椭圆轴承的静动特性

由于齿轮啮合力相对于一般转子具有特殊性,用于齿轮传动系统的椭圆轴承受有偏斜于垂直方向的载荷。将轴承载荷用一个偏载角和合力表示,将油膜压力分布沿偏载方向及其垂直方向积分,通过迭代偏心率和偏位角,使得轴承沿偏载方向的承载力与轴承承受的齿轮啮合力相等,以此进行椭圆轴承的压力分布和承载能力的计算,分析偏载角度对轴承静动特性的影响。结果表明,偏载角度的存在会使轴承工作静平衡位置发生变化,从而导致其压力分布发生偏移,相应的静动特性参数也会发生变化;偏载角度对椭圆轴承的动特性具有较大的影响,因此,在进行齿轮-轴承系统动力学分析时,考虑偏载角度影响更符合实际。