径向流体支点可倾瓦轴承润滑特性分析

针对径向流体支点可倾瓦轴承结构复杂、瓦块浮动状态难以预测的问题,提出了内层动压油膜和外层静压油膜相互耦合的润滑分析模型与求解方法。对比分析了不同工况下传统固定瓦轴承、机械支点可倾瓦轴承和流体支点可倾瓦轴承的润滑特性,发现流体支点可倾瓦轴承的膜厚、膜压、膜温等关键静特性参数均优于传统固定瓦轴承和机械支点可倾瓦轴承;直接刚度和直接阻尼等动特性参数高于传统轴承约一个数量级,故其可显著提升轴承安全性和转子系统的稳定性;在某些工况下瓦块存在两个平衡状态,可能导致瓦块浮动状态和轴承润滑性能发生突变。研究结果可为设计高可靠性流体支点可倾瓦轴承提供一定的参考。

流体支点浮瓦轴承初始工作机理分析及单瓦承载浮起特性研究

开展自生静压流体支点浮动可倾瓦轴承的润滑机理及浮起特性研究。首先推导考虑内层静压孔与外层静压腔之间的流量连续方程,提出内外层油膜厚度公式。采用有限元方法求解内层动压润滑与外层流体静压润滑Reynolds方程,分析了流体支点浮动瓦轴承初始工作机理,得出轴瓦浮起需要满足两个要求的重要结论:第一轴瓦外层具有一定的初始间隙,第二应满足一定的静压腔面积比的要求。在理论上分析了一种轴颈为100mm的流体支点轴承,在轴承初始工作状态下,如果要满足轴瓦浮起条件,其静压腔面积比取值范围应为0.16至0.18之间。在此基础上采用Newton-Rapson法建立单瓦流体支点轴承数值迭代计算模型,分析了在单块流体支点浮动瓦承载形式时轴承静态特性随偏心率变化规律,发现在单瓦承载情况下,底瓦浮起高度与静压孔流量比随着偏心率增大而逐渐减小;在相同偏心率下,静压孔直径增大,浮起高度与静压孔流量都相应随至增大。静压腔压力、瓦块承载力、内层最大油膜压力以及内层摩擦功耗都是随着偏心率的增大而逐渐增大;此外外层摩擦功耗随着偏心率增大而增幅较小,并且在较高偏心率下,逐渐稳定,其中内层摩擦功耗比外层摩擦功耗大得多;当流体支点单瓦承载时,轴承受到静态载荷作用下,瓦块摆动角度是为0°。通过与已有文献的试验数据进行对比分析,验证了本文计算模型的准确性。