新型可变可控三油楔轴承结构设计及静态特性分析

传统三油楔轴承结构形状固定,且运转工况单一,为适合变化的工况,提出一种可变可控三油楔轴承。将压电叠堆引入轴承结构中,压电叠堆在直流驱动电压作用下产生驱动力,使轴瓦内表面由圆形变为三油楔形状,且通过改变电压可以控制轴瓦变形大小。介绍该轴承的结构和工作原理,采用CREO软件建立不同驱动电压下油膜的几何模型并导入前处理软件ICEM中进行结构化网格划分,基于FLUENT软件中的两相流模型计算分析不同电压、偏心距和转速下轴承静态特性。结果表明:改变驱动电压可改变三油楔轴承油膜间隙,进而调控油膜压力分布和静态特性;在相同转速和偏心距下,随着驱动电压的升高,可变三油楔轴承变形加大,承载力和摩擦力逐渐减小,流量逐渐增大。

特形微织构多油楔滑动轴承特性分析及优化

为深度挖掘微织构对提高多油楔滑动轴承多项性能的潜力,以某三油楔径向滑动轴承为研究原型,利用CFD方法对其承载压强、摩擦因数、温度进行仿真分析;依据原型轴承设计椭圆开口偏置类抛物线微织构(elliptic opening offset parabola micro texture,EOOPT)三油楔滑动轴承;采用响应面法分析EOOPT参数对轴承特性的影响规律,建立相应二次回归方程;对EOOPT进行多目标参数优化,得到最优EOOPT参数。结果表明:EOOPT参数对轴承平均承载压强和摩擦因数影响的大小顺序均为:短半轴>长半轴>深度>偏置量>织构均布角;而对平均温度影响的大小顺序为:深度>长半轴>织构均布角>偏置量>短半轴;与原型轴承相比,最优参数微织构轴承的平均承载压强提高13.7%,而摩擦因数和平均温度分别降低13.8%和8.3%。

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.

基于两相流三油楔滑动轴承的油膜特性分析

运用CFD模拟软件中的多相流模型、SST湍流模型求解Navier-Stokes方程,研究三油楔滑动轴承的油膜特性。建立三油楔滑动轴承的几何模型,通过合理的网格划分,采用CFD软件计算分析三油楔滑动轴承中3个油楔内润滑油的油膜特性及其气穴分布特点,研究转速、润滑油黏度对润滑油气化的影响,并与未考虑两相流的三油楔轴承的油膜特性进行对比分析。结果表明:两相流模型更能真实反映实际的油膜特征;转速高、润滑油黏度大越容易产生气化现象;黏度对主承载区的影响较大,而转速对非主承载区的影响较大。

高速螺旋油楔滑动轴承空穴机理的实验研究

采用透明轴承和高速相机对高速螺旋油楔滑动轴承的空穴特性进行了实验研究。研究了主轴转速和供油压力对轴承油膜的空穴形状、空穴位置和空穴条数的影响,给出了油膜再形成位置的参数方程。结果表明,通过油膜破裂区域的情况能证明油膜最小间隙的位置;油膜存在着长条状的空穴,随着供油压力的提高,油膜破裂位置沿着轴的转动方向迁移,空穴面积变小,因而提高润滑油的供油压力可以改善润滑质量。

出油孔对螺旋油楔动静压滑动轴承性能的影响

针对当前制约动静压滑动轴承应用的温升问题,在对一种螺旋油腔动静压滑动轴承的动静态特性分析的基础上,设计了相应的实验装置,采用理论和实验的方法研究了轴承的出油孔对轴承静动态性能的影响。理论和实验结果均表明,出油孔的存在对油膜的压力分布仅有较小的影响,对承载力及动态性能的影响甚微,但却会大幅度增加轴承的出油量,通过出油孔流出轴承的润滑油量大约为端泄流量的十几倍,即通过出油孔能更多地带走摩擦产生的热量,更有利于轴承的温升降低。在需要降低轴承温升的应用中,在油腔中适当添加出油孔,并合理布置进出油孔的位置,可以实现对性能影响较小的情况下,大幅度降低轴承的温升。

基于流固耦合的多油楔滑动轴承动特性研究

提出了适用于多油楔滑动轴承结构的动网格方法,并实现了轴颈任意扰动(自由振荡运动、脉冲激励运动和偏心涡动)下润滑流场的瞬态计算。通过在润滑流场与转子系统间进行数据传递,形成了多油楔滑动轴承润滑流场与转子动力学之间的耦合计算。讨论了轴颈自由振荡、受脉冲激励以及偏心涡动时轴瓦安装角对多油楔滑动轴承动特性的影响,数值计算表明:当安装角设置在20°~40°之间时,轴承的阻尼较小,稳定性较差;而当轴瓦安装角在100°~120°之间时,轴承阻尼较大,稳定性较好,并且轴瓦数越多,安装角对稳定性的影响越小。

油楔式超越离合器研究

本文对一种新型的油楔式超越离合器的结构、工作原理、套圈输出转矩、油楔油压等方面进行了探讨，提出了油楔传递力矩的理论并运用＂当量转矩＂的技巧来处理油楔传力和叶片摩擦体力对输出转矩的总体效应问题，得到了油楔油压和溜滑角的理论计算公式，从而解决了这种离合器设计的基本问题。

三油楔固定瓦滑动轴承空间安装方位对其性能影响的研究

以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,采用数值模拟方法,深入探讨了轴瓦空间安装位置(轴承安装角)对三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性的影响,得出了三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性随轴承安装角变化而变化的一系列规律性曲线,并进行了理论分析。

螺旋油楔轴瓦界面滑移现象分析

针对螺旋油楔滑动轴承非金属材料轴瓦的界面滑移现象,基于极限剪应力模型得到轴瓦表面考虑周向和轴向滑移的数学模型,并运用有限差分法,研究了界面滑移对二维螺旋油楔滑动轴承周向压力、滑移速度、承载力、端泄量和摩擦阻力的影响.结果表明:考虑界面滑移时,螺旋油楔滑动轴承的周向压力、承载力和摩擦阻力有所降低,端泄量有所提高;偏心率的提高使初始极限剪应力临界值有所增加,即轴瓦表面更加不易发生界面滑移;螺旋角的提高对初始极限剪应力临界值的影响不大;滑移首先发生在封油面区域.

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。

三油楔轴承润滑模拟及平衡位置求解

运用差分法求解三油楔轴承的非线性油膜力,基于弦截法求解三油楔轴承的轴心平衡位置,讨论了轴心平衡位置随载荷而变化。通过对润滑状态的模拟,得出:三油楔轴承的安装角对轴承油膜的承载能力有很大影响;运用弦截法和位置求解问题的分解方法,能够高效地求解轴心的位置;轴心平衡位置受系统载荷的影响,这种影响是非线性的,但在轻载和重载情况下,可以对轴心的平衡位置进行线性化处理,有助于平衡位置的求解。

螺旋油楔动静压滑动轴承三维CFD仿真分析

以轴承流体域为研究对象,建立了螺旋油楔动静压滑动轴承的三维实体模型,利用Fluent软件对其流场及温度场进行数值仿真,比较了螺旋油楔轴承与普通三油楔轴承静态性能的差异,同时分析了螺旋角及轴承间隙对螺旋油楔轴承静态性能的影响规律。结果表明:两种轴承的油膜压力及温度分布存在较大差异;轴承油腔的螺旋形分布及进出油孔的分开设置能够减少润滑油的二次加热并能提高轴承端泄量,有利于温升降低;高速轻载工况下螺旋油楔轴承静态性能要明显优于普通三油楔轴承;合理选择轴承螺旋角及轴承半径间隙可以保证螺旋油楔轴承具有较好的润滑特性。

新型螺旋油楔动静压轴承油膜破裂规律的研究

运用有限差分法,对螺旋油楔动静压轴承进行了数值计算,分析了油膜破裂规律和影响油膜破裂的因素。结果表明:螺旋角是影响油膜破裂位置的主要因素。当螺旋角变化时,油膜破裂位置沿周向的偏移角度与螺旋角变化值基本相等;供油压力和转速对油膜破裂面积影响较大。

电压水平对交流恒压下油楔放电发展及击穿过程的影响

为实现通过局部放电检测来准确诊断电气设备绝缘缺陷并对危险放电状态进行预警,文中对模拟电力变压器绕组匝间和饼间局放缺陷的油楔放电模型,采用恒压法和全实时高频/特高频联合检测系统,对其发展至击穿全过程的局放信号进行了研究。通过改变外施电压,研究了电压水平对油楔放电发展进程的影响;总结了不同电压下油楔放电发展全过程特征参数的变化规律,提出了放电阶段状态划分的方法和原则;从机理的角度对不同阶段的放电机制进行了解释。研究表明,恒压下,不同电压水平油楔放电均存在平稳发展和加速劣化发展两种典型阶段,放电从平稳发展阶段转变到加速发展阶段均具有明显的突变过程;同时油楔放电在加速劣化状态具有相同的统计特征。文中的研究成果对局放状态监测的预警具有工程指导意义。

计入供油压力的螺旋油楔动压滑动轴承动静特性分析

对螺旋油楔动压滑动轴承的动静特性进行了研究、联立求解雷诺方程、油膜厚度方程和速度方程等,运用有限差分法计算得出有无考虑供油压力情况下,轴承的动静特性参数。结果表明:供油压力使滑动轴承的油膜压力总体上有所提高;供油压力对轴承的刚度系数和阻尼系数都有不同程度的影响;供油压力的存在加快了流体质点的运动,这对于改善轴承的润滑性能非常有利。因此,研究螺旋油楔动压滑动轴承的动静特性必须计入供油压力的影响。

多油楔浮动滑动轴承磨损实验研究

实验研究了三种不同结构的多油楔浮动滑动轴承,它们可用于不同载荷下的旋转机械,兼有普通径向滑动轴承和多油楔滑动轴承的优点。实验研究表明,这种轴承既可以提高运行过程中轴承的稳定性,又能够减少轴承的磨损,提高轴承的寿命。磨损试验研究发现,轴承间隙是影响轴承磨损量的重要因素之一。当外间隙一定,内间隙值在规定范围内时,多油楔浮动滑动轴承磨损量最小;内间隙值过大或过小,均会加剧轴承的磨损。实验研究工作为进一步设计研究此类轴承提供了一定的实验依据。

两类多油楔浮环轴承性能比较

高速轻载机械常使用多油楔轴承,通过对三油楔浮环轴承和油楔个数是其两倍的六油楔浮环轴承动压油膜流体动力特性的计算和比较,判断出多油楔浮环轴承油楔个数及浮环对轴承性能的影响。多油楔浮环轴承不但边界复杂而且是多域问题,由于边界元方法不需要域内网格划分,只需边界离散,因而在处理复杂边界问题、多域问题时有其独特的优越性,计算工作量小,精度高。利用边界元方法计算了三油楔、六油楔两类浮环轴承的外油膜流场分布、轴承及浮环表面压力分布、e=0.03时轴承表面压力分布直观图、有无浮环时内摩擦损耗,并且对两类轴承的稳定性、承载能力及内摩擦损耗作了比较。通过对计算结果的分析和比较判断出在相同的偏心率下油楔个数的增加可以提高轴承的稳定性和承载力,加入浮环后可以减小轴承的内摩擦损耗。

基于Mixture模型的螺旋油楔动静压轴承数值模拟

以轴承流体域为研究对象,建立螺旋油楔动静压滑动轴承三维CFD(计算流体力学)计算模型。在计入润滑介质温黏效应的情况下,采用Mixture模型对新型轴承进行了汽液两相流的数值计算,计算得出了不同油腔螺旋角下轴承油膜的压力、温度及汽相油体积分数的分布情况,并分析了螺旋角与偏心率对轴承承载力、平均温升及汽相比例的影响规律。

稳态下多油楔浮动滑动轴承的润滑状况分析

对多油楔浮动滑动轴承的流体动力润滑状况进行理论分析,得出其在稳态下处于弹流动压润滑;通过对此状态下的相关计算得出在小间隙下多油楔轴承有较好的弹流润滑性能,并且随着载荷的增加,膜厚比λ减小,轴承产生磨损的可能性增加。