基于CFD的磁流体轴承润滑膜特性分析

磁流体轴承具有转速高、密封性好、承载力强等优点,符合高速铁路中的应用需求。提出一种磁流体轴承结构,并运用CFD方法对轴承润滑区的承载性能以及热效应问题进行了仿真计算,在此基础上进一步分析了偏心率对轴承承载力及温升的影响规律,为之后磁流体轴承的进一步设计提供帮助。

随机粗糙表面对非牛顿磁流体轴承润滑性能的影响

为了研究应力偶效应和粗糙表面形貌效应对磁流体轴承润滑性能的双重影响,首先采用蒙特卡罗方法对具有高斯分布的随机粗糙表面进行表征,并与扫描电子显微镜下实际加工表面形貌图进行对比,同时基于Christensen随机模型和Stokes微连续理论,推导出随机广义非牛顿雷诺方程,通过有限差分法对微尺度条件下磁流体轴承进行数值模拟,分析横向和纵向粗糙模型下不同参数对磁流体轴承润滑特性的影响。结果表明:实际的工程粗糙表面具有各向异性;不同粗糙模型对承载性能的影响趋势与宽径比有关,当粗糙度参数为0.3,轴承宽径比为0.5时,纵向粗糙模型将使最大无量纲压力提升3.9%,而横向模型将会削弱压力水平;当宽径比增至2.0时,横向粗糙模型将使其提升5.7%,从而改善承载性能;动力参数、磁力系数以及应力偶参数的增加均能不同程度地增强液膜压力水平,其中后两者的增加将会使粗糙模型的影响效应显著增强,同时承载力增大且偏位角减小;当应力偶参数从0.2增至0.5时,粗糙模型对承载力的影响趋势随宽径比变化的分界点从1.70增至1.95。

可缓解干摩擦的永磁体保持架新型磁流体轴承研究

原有磁流体滑动轴承中,轴承内套外部由n个环形永磁体环绕,产生n-1个环形隔圈,形成磁流体O形圈而产生干摩擦现象。针对上述情况,设计了一种具有永磁体保持架的新型磁流体轴承,实现了磁流体滚动摩擦,克服了干摩擦现象,润滑效果好,密封性能强,特别适用于高转速及有粉尘的环境。

磁流体轴承的ANSYS仿真及偏心性能分析

介绍了磁流体轴承的原理及特点,基于ANSYS对磁流体轴承进行了瞬态仿真,得到正常工况下的磁场分布与涡流分布,分析了转轴不同偏心情况下轴承的性能,结果表明,转轴偏心距越大,轴承所受磁场力不均越显著,会使受力较小一侧密封性能变差,但转轴偏心对磁流体轴承总体载荷影响较小。

磁流体轴承润滑的研究进展

适用于高速、重载等特殊工况下的磁流体油膜轴承是近年来轴承领域的研究热点,其润滑、承载性能的关键技术问题对机器的运转效率以及工作寿命有重要影响。本文综述了近年来国内外关于磁流体轴承性能上的研究进展,系统地阐述了磁流体轴承理论与仿真模型、磁流体油膜特性与微循环润滑特性、磁流体性能的影响因素以及磁流体轴承运转状况等方面的研究现状。该研究有助于磁流体轴承的设计及其工程应用。

可控阻尼磁流体轴承的振动控制性能研究

设计了一种新型铁磁流体轴承,利用有限元分析软件ANSYS对其内部磁场进行了模拟。以漏磁系数为优化对象,对铁磁流体轴承的参数进行了优化设计。同时介绍了铁磁流体轴承测试平台的工作原理,包括了伺服电机控制器、电涡流位移传感器、采集卡和电源等。最后,对磁流体轴承的动态稳定性进行了控制实验。实验结果表明,对于试验用结构尺寸和流体成分的磁流体轴承,当外加电流小于或等于0.08 A时,铁磁流体轴承支承的转子振幅随外加电流的增加而减小。此外,转子的动态稳定性也与转速有关。当外加电流为0.08 A时,磁流体轴承转子的振幅随转速的增加先增大后减小。实验表明,磁流体轴承能够抑制转子的振动,并且具有较高的精度。

图像处理测量静压流体轴承涡流力矩

涡流力矩是影响静压气浮、液浮惯性仪表精度的重要因素,传统工艺在对涡流力矩的测量中往往采用力平衡的原理接触测量,这种测量方法的测量灵敏度低,测量精度不高。提出了一种全新的采用图像处理原理的非接触式测量方法,提高了测量的精度和灵敏度。

精密流体轴承内孔挤压加工与检测技术研究

对小型精密流体轴承内孔加工技术进行了研究,分析了轴承内孔具有的体积小、加工精度高,加工困难等问题,结合内孔挤压加工原理和检测技术,提出了一套内孔挤压加工参数优化算法和测量技术,首先通过挤压塑性变形的极限位移量,对挤压过盈量进行选择,得到挤压加工的塑性变形量,进而确定钢球直径和挤压前孔的预加工直径;运用测量钢球检测孔径,并阐述了测量原理,分析了钢球直径的选择原则,设计了孔加工与测量流程。应用表明,该技术加工精度高、速度快、检测效果好,取得了良好的效益。

自感知磁流体轴承控制系统的设计及仿真分析

为实现磁流体轴承的自感知功能,设计一个PID闭环反馈控制系统,使磁流体轴承可以在不同工作状态下自动调节阻尼,从而达到最优减振效果。为验证闭环控制系统的合理性,利用MATLAB/Simulink搭建磁流体轴承闭环控制系统的仿真模型,在仿真模型中施加相同的激励信号,并对施加PID控制与未施加控制所得到的数据进行对比分析。仿真结果表明:磁流体轴承在施加PID控制下能有效减小转轴的振幅和轴承的振动,并且抑制效果明显,特别对振幅峰值处的抑制更为有效,证明了该自感知轴承控制系统的可行性与有效性,为自感知磁流体轴承后续研究提供了理论依据。

涡轮泵流体静压轴承设计及性能特性分析

针对流体静压轴承在液体火箭发动机涡轮泵中的设计和应用,以现有的滚动轴承支承的涡轮泵转子为应用对象,提出流体静压轴承的参数设计思路,采用粒子群优化算法设计得到支承刚度最大化的轴承结构参数组合,并计算分析所设计轴承的性能以及轴承-转子系统的动力学特性。分析表明:优化设计得到流体静压轴承的承载力和支承刚度可以满足要求,但轴承总流量达泵流量的21%,这会显著降低涡轮泵的总体效率;仅将滚动轴承改为流体静压轴承,而不改变其他结构或布局,转子的稳定性不能满足要求;涡轮泵流体静压轴承转子系统设计时应尽量将轴承布置在转子位移较大的位置,以充分发挥其阻尼作用。

水基磁流体润滑轴承液膜承载特性分析

以磁流体轴承为研究对象,基于考虑磁场效应的数学模型,采用有限差分法离散求解二维修正的雷诺方程,并运用逐点松弛迭代法进行数值求解,得出轴承液膜厚度和压力分布,继而分析液膜承载力随着不同工作参数的变化规律。结果表明:磁流体轴承液膜压力分布呈现出对称性、非线性;随着磁彻体力系数的增大,液膜各点压力均有所增加,同时空穴区域缩小;液膜承载力随着磁彻体力系数、转速、偏心率以及宽径比的增加而增大,随着半径间隙的增大,液膜承载力减小。

磁流体润滑滑动轴承润滑膜承载特性分析

磁流体润滑膜承载特性直接影响磁流体轴承的承载性能,运用数值法和解析法计算了滑动轴承的磁流体润滑膜应力分布,得到稳定状态时的偏位角,并在此基础上进一步分析了轴承相关结构参数对磁流体润滑膜承载特性的影响规律,对磁流体轴承设计具有重要意义。

考虑应力偶效应的非牛顿磁流体轴承润滑性能分析

基于考虑应力偶和磁场的雷诺方程,对非牛顿磁流体润滑轴承进行数值分析。研究了不同应力偶参数、磁力系数对液膜压力、承载力以及偏位角的影响,并与牛顿流体数值结果进行比较。结果表明,相比于牛顿流体润滑剂,应力偶效应将显著改善轴承润滑性能,随着应力偶参数的增大,压力和承载力随之增大,且偏心率较大时,压力和承载力随应力偶参数的变化幅度明显;随着磁力系数的增大,压力和承载力相应增大,偏位角减小,且应力偶参数越大,磁力系数对压力、承载力及偏位角的影响越显著,同时液膜破裂初始点右移,空穴区域缩小。

流体动压轴承主轴系统的动态特性实验研究

选用螺旋槽轴承代替球轴承 ,建立了螺旋槽轴承主轴系统模拟试验台 ,研究了螺旋槽轴承主轴系统的动态特性 ,并考察了载荷、速度、轴承间隙以及润滑剂等对其动态特性的影响 .结果表明 :随着转速提高 ,螺旋槽轴承主轴系统的径向和轴向不可重复误差 ( N RRO)均减小 ;载荷对主轴的径向动态特性影响很小 ,但对其轴向动态特性影响较大 ,随着载荷增大 ,轴向 N RRO逐渐减小 ;主轴的径向和轴向 N RRO均随轴向间隙减小而减小 ;随着润滑剂粘度增大 ,主轴径向 NRRO逐渐减小 ,而轴向 NRRO受润滑剂的影响不明显 ;润滑剂粘度越大 。

发动机涡轮泵流体动静压轴承应用分析

针对液体火箭发动机涡轮泵特殊工作环境,讨论了流体动静压轴承可采用的结构形式和需要解决的关键技术。提出了径向轴承宜采用腔式结构,止推轴承宜采用螺旋槽或瓦块结构;并针对液氧涡轮泵动静压轴承提出了研究需要解决的关键技术。

流体润滑轴承静动态特性的有限分析法

用有限分析法推导出流体润滑轴承的静动态雷诺方程的计算公式。公式表明，有限分析解比有限差分法和有限元法更为精确、合理。同时，在单元上可对其直接求偏导数，有利于提高动特性系数的计算精度。算例表明，在偏心率ε较大时。

外励磁磁流体润滑滑动轴承涡流损耗分析

引入了一种新型的磁流体轴承,针对该模型提出了一个计算磁流体轴承转子铁心内涡流损耗密度的公式。用Ansys软件中建立了其有限元模型,通过二维电磁场的有限元方法,求得了磁流体轴承内部的涡流损耗,验证了公式的正确性。

硬盘主轴电机流体动压轴承的有限元分析

给出了具有螺旋槽的流体动压轴承的数字仿真结果．模型采用二维深度平均的雷诺方程，在Ｍａｔｌａｂ环境下开发出了有限元分析软件．该程序能够处理诸如开有内部流动循环孔的结构较复杂的流体轴承，并且灵活性好，适用于不同的设计需要，该程序还具有动态划分网格的能力．以一种耦合的轴承结构为例，说明该程序在流体轴承设计中的能力。

外存储器中流体动压轴承槽形结构设计与仿真

讨论高道密度外存储器中主轴电机的流体动压轴承中的槽形结构参数对轴承性能的影响．在仿真轴承承载能力随槽形单个参数变化的基础上，提出了一种方法，通过Ｔａｇｕｃｈｉ方法对槽形参数优化组合，然后与有限元法、耦合计算相结合，以获得具有良好轴承综合性能的组合槽形结构参数，实现了多目标设计．