润滑气体对箔片动压止推气体轴承静特性的影响分析

以新型鼓泡箔片动压止推气体轴承为研究对象,采用有限差分法和Newton-Raphson迭代法通过Matlab软件编程求解流固耦合的数值模型,得到了同一温度下不同润滑气体以及同一润滑气体在不同温度下的轴承气膜压力分布、厚度分布和承载能力;研究了润滑气体物性参数对航空涡轮冷却器中箔片动压止推气体轴承静特性的影响规律。结果表明:动力黏度较大的润滑气体形成较大的气膜压力和气膜厚度分布,并产生较高的承载能力;随着轴承长时间高速运行产生的高温导致的润滑气体物性参数的改变有利于提高轴承的承载能力。

悬臂式薄片动压润滑气体轴承性能研究——用薄壳非线性大变形法计算薄片的弹性变形

建立了计算弹性薄壳的非线性大变形方法 ,并将此方法用于求解悬臂式薄片动压气体润滑轴承的薄片弹性变形 ,通过实验验证并与其它计算方法相比较 ,表明本文所采用的方法是准确 ,可靠的 。

气体润滑减阻研究综述

在我国“碳达峰、碳中和”战略背景下,气体润滑减阻作为一种流动控制节能与降碳方法,可有效降低船舶航行阻力,对我国船舶及航运业的低碳发展意义重大。本文介绍了气体润滑减阻研究的国内外背景及意义,阐述了气体润滑减阻的定义及分类方式,特别是提出了基于气液两相界面形态与减阻机理的离散气泡减阻和连续气层减阻分类方式,并在此基础上分别梳理了离散气泡减阻和连续气层减阻在减阻特性、减阻机理、两相流态及其影响因素等方面的进展情况,总结并展望了气体润滑减阻的研究现状和该领域的未来发展趋势。

船舶气体润滑减阻应用现状及展望

随着国际航运减排新规和国内“双碳”战略的实施,船舶气体润滑减阻作为一种新型船舶节能降碳技术,备受航运与船舶工业关注。目前,根据气体润滑的减阻机理及其两相界面形态,主要可将其分为连续气层减阻与离散气泡减阻。文中分别介绍连续气层减阻与离散气泡减阻的国内外实船应用现状,重点对气体润滑的实船布置、形式、减阻和节能效果等进行综述,并根据已有实船应用中报道的净节能情况,对气体润滑减阻船舶的节能与降碳效果进行分析。最后,对气体润滑减阻在实船应用中面临的技术挑战及值得深入研究的方向进行简要展望。

微型稀薄气体润滑多叶轴承的静态性能分析

微型多叶气体轴承作为微型涡轮发动机和微型燃气轮机等微型旋转机械的关键支承部件,其润滑性能的优劣对微流体设备高速可靠运转及输出额定功率至关重要。将兹曼稀薄效应修正模型引入可压缩雷诺方程中,利用有限差分法和松弛迭代法数值求解实现Poiseuille流量比、气膜厚度和气膜压力的同时收敛,得到不同瓦块分布位置和轴承参数下微型多叶气体轴承静态性能的变化规律,并与微型圆柱气体轴承进行对比。结果表明:预载荷系数(0.5)较大时,微型多叶气体轴承的局部气膜压力峰值高于微型圆柱气体轴承;随着轴颈转速和长径比的增加,瓦上承载微型多叶气体轴承的承载力大于瓦间承载,但偏心率对瓦间承载和瓦上承载的承载力则表现出相反的影响趋势;由于瓦间沟槽的泵吸作用,瓦间承载时的摩擦因数始终大于瓦上承载。

阶梯型螺旋槽在动压径向气体轴承的应用数值分析

改良轴承参数从而提高气体动压轴承承载力和稳定性是轴承设计的主流思路,考虑气动力学影响来改进轴承几何构型,对动压气体轴承研发具有积极的作用。为了将前台阶流的激波效应合理引入动压轴承的构型设计,文章提出一种阶梯型螺旋槽径向动压气体轴承。通过气动力学分析普通型螺旋槽和阶梯型螺旋槽的对承载力的影响,结果表明,新的阶梯槽结构更有利于提高螺旋槽轴承的承载性能,研究结果可为改进螺旋槽空气轴承设计提供有意义的参考。

热冲击循环台架试验对气体发动机润滑油性能影响规律研究

气体发动机与传统燃油发动机相比具有更低的二氧化碳排放、无硫氧化物和颗粒物排放等优势,成为内燃机的研究热点之一.本文中研究了热冲击循环台架试验前后气体发动机润滑油理化性能、摩擦学性能和抗氧化性能等的变化规律.研究发现热冲击循环台架试验后气体发动机润滑油的黏度、色度和碱值等理化性能出现不同程度的劣化,其中碱值下降幅度超过75%,油品的抗氧化性能也出现大幅降低.电感耦合等离子光谱分析(ICP)发现,热冲击过程中发动机的磨损主要集中在富含Fe、Cr等元素的活塞环/缸套与凸轮/挺杆等零部件.SRV摩擦磨损试验表明台架试验后气体发动机润滑油的减摩与抗磨损性能均严重劣化,其中摩擦系数升高26%,磨损体积增大62倍,我们认为试验后油品摩擦学性能的下降主要是由于试验过程中二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)持续消耗以及烟炱等颗粒的产生导致油品不能在摩擦表面形成完整连续的边界润滑保护膜所致.

第十四届全国气体润滑与干气密封学术会议在长沙举行

2023年5月19日-21日,第十四届全国气体润滑与干气密封学术会议,作为2023年中国机械工程学会会员日系列活动在长沙召开。本次会议由中国机械工程学会摩擦学分会主办,湖南大学、高端智能装备关键部件湖南省重点实验室、湖南崇德科技股份有限公司。

“气体润滑与干气密封”专辑序言

气体轴承与干气密封由于采用气体来实现完全非接触悬浮和密封,所以具有损耗低、效率高和寿命长等特点,能够满足装备超高速、超精密、高效率和长寿命等极端性能需求,已成为精密制造、能源动力和航空航天等领域高端装备转型升级的引领性技术.随着气浮装备服役环境复杂程度的不断提高,对气浮部件的承载能力、稳定性和适应性等方面提出了更高的要求.气体轴承与干气密封技术涉及润滑与密封机理、结构优化、部件材料、高性能制造、性能检测以及系统集成等多个领域.近年来,在国家重点研发计划等项目的牵引和气浮装备产业化浪潮的推动下,国内气浮技术在基础研究和产业化应用等方面都取得了不少的进展.各位专家和学者从极端工况下气浮部件的润滑机理与性能分析、面向性能需求的气浮部件结构优化设计方法、气浮部件与系统的耦合分析与集成设计以及气浮部件与系统的性能检测与评价等多个层次进行了大量的工作,取得了大量的重要成果.

第十四届全国气体润滑与干气密封学术会议将在长沙召开

第十四届全国气体润滑与干气密封学术会议拟于2023年4月28—30日在湖南长沙举行。本次会议由中国机械工程学会摩擦学分会主办,湖南大学、高端智能装备关键部件湖南省重点实验室承办,中国工程物理研究院机械制造工艺研究所、天津航天机电设备研究所、湖南崇德科技股份有限公司、珠海格力电器股份有限公司、中车株洲电机有限公司。

倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应实验研究

对密封压力影响下倾斜微孔端面的气体润滑动压效应进行了实验研究,采用石墨动环和SiC静环配副实现旋转气体润滑。静环试件端面加工有与直径成一定倾斜角度的椭圆微孔,实验中对4种微孔端面的气体润滑膜厚度进行了测量,分析了密封压力和转速对气膜厚度的影响规律。结果表明:转速越高,气膜厚度越大,动压效应越强;密封压力越高,动压效应对膜厚的影响越小;双列倾斜微孔端面的动压效应优于单列倾斜微孔端面的动压效应。

国内静压气体润滑技术研究进展

简述静压气体润滑轴承的发展,介绍国内静压气体球轴承,小孔节流、表面节流与多孔质节流静压气体轴承以及静压气体润滑数值模拟与实验研究的进展,展望未来国内静压气体轴承的发展趋势。介绍通过"比例分割算法"、遗传算法、相似准则等研究各型球轴承所得到的结构参数取值范围与优化设计方法等方面的研究成果和小孔节流轴承新的迭代算法与收敛判据及理论与数值计算结论与性能分析的实验数据,以及结构参数对表面节流轴承性能影响的研究成果与两种新型表面节流轴承和材料参数与结构形式对多孔质轴承性能的影响。针对静压气体轴承超声速现象和激波存在性问题,介绍轴承超声速场适用的SSTk-ω湍流模式的N-S润滑方程和在此基础上获得的数值计算与理论分析结论及试验验证所取得的研究进展,并探讨静压气体轴承入口处压力突降的现象。

人字槽径向气体动压润滑轴承特性分析

建立人字槽径向气体动压润滑轴承的数学模型,采用局部积分有限差分法在不连续求解域内推导出气体润滑Reynolds方程的差分形式,通过求解获得轴承间隙内的气膜厚度、气膜压力、轴承承载力等状态特性,并分析径向间隙、螺旋角、槽深比、槽宽比和槽数等轴承几何结构参数以及转速等工况条件变化对轴承承载能力的影响规律。结果表明:人字槽轴承的压力在圆周方向呈锯齿形分布,人字形压力带环抱在轴颈上,使轴承在各个方向上均能承载,从而提高了轴承的抗振性和平稳性;增大偏心率,减小气膜间隙,增大螺旋角,减小槽深,增加槽宽比,适当增加槽数,均可提高轴承承载力;人字槽结构能够更好地实现气体动压润滑轴承动压效应,提高了轴承的承载能力和稳定性能。

圆弧槽气体润滑非接触式机械封密的特性

本文提出了一种新型的气体动压机械密封结构——部分圆弧槽泵入式气体机械密封。并用有限元法计算了此结构的气膜承载能力和气膜刚度。本文还引入了优化气体动压膜机械密封的新概念——刚漏比。并利用这一概念对其结构进行了优化。试验证明,部分圆弧槽泵入式气体机械密封具有良好的特性。与部分螺旋槽气体机械密封相比,两者特性相似,但前者较后者容易制造。

气体润滑轴承技术的应用及发展趋势

气体润滑轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承.自二十世纪六十年代以来,随着原子能、航天技术、微电子学、信息技术及生物工程等新兴科学技术的发展,加工精度越来越高,从mm到μm、亚微米,现在已经发展到mm水平,并向着原于晶格尺寸(亚纳米)水平迈进,称之为超精密加工.加工精度的高指标,形成对加工设备的高要求,推动了它的进步.无论是精密加工机械,还是测量仪器,都对其机械部分提出了高精度、高速度、高分辨率、热稳定性好,低振动、爬行小、少污染及降低设备成本等方面的严格要求.人们在实践中发现,气体静压轴承正是解决上述困难的重要途径.

低温透平制冷机的静压气体润滑轴承研究

对西安交通大学在研发低温装置的关键产冷机械——透平膨胀机的静压气体轴承时所取得的经验,进行了简要的回顾及总结.特别是对所研制的几种型式小孔供气静压气体轴承(双排径向、双排切向、多排切向等)进行了讨论,得出了小孔供气轴承间隙与失稳转速之间的关系以及最佳轴承间隙规律.研究发现:由普通的径向小孔供气轴承改为切向小孔供气轴承后,最佳轴承间隙增大75%,相应地失稳转速可提高30%.

范德华力对磁头/硬盘薄膜气体润滑动态特性的影响

利用摄动法分析了纳米间隙下范德华力对磁头动态飞行特性的影响规律.结果表明,在飞行高度低于5 nm后,范德华力降低了磁头的承载能力和飞行高度,使飞行高度和俯仰气膜刚度降低,对侧翻气膜刚度没有明显影响.范德华力对磁头滑块飞高振幅的影响主要在于特征振动频率区间,因此,通过磁头设计提高磁头特征振动频率,可以减弱范德华力对飞高振幅的影响.

动静压混合气体润滑轴承动态稳定性实验研究

对动静压混合气体润滑轴承进行了动态稳定性试验。通过实验呈现了气体润滑轴承-转子系统中的气膜涡动和混沌振动现象,分析了动态失稳过程中,分叉、混沌等非线性特征与动态稳定性的关联性。结果表明,系统是由周期1的同频涡动开始,气膜涡动导致倍周期分叉,而进入周期2运动形式;随着振动加剧,系统通过时间很短的周期3运动进入混沌;利用混沌振动的"有界"性质,可以有效控制振幅,提高稳定性。

范德华力对磁头/硬盘系统气体润滑特性的影响

通过数值方法分析范德华力对磁头承载力的影响以及随飞行姿态的变化规律.结果表明,范德华力主要作用在磁头滑块尾部的凸台上,当飞行高度低于10 nm后,范德华力使得滑块的承载能力明显降低,从而导致飞行高度下降.范德华力主要与飞行高度和俯仰角有关,随着飞行高度和俯仰角减小,范德华力使承载能力和俯仰转矩明显减小.范德华力对侧翻角的影响不敏感,随着侧翻角的增加,范德华力使滑块的承载能力和侧翻转矩略微减小.在磁头设计时,通过增加俯仰角和减小尾部凸台面积可以减小范德华力的影响.

表面节流动静压气体润滑轴承最近的研究状况

本文简要评述了表面节流动静压气体润滑轴承的产生及发展简况。着重从轴承结构和基本特性方面,讨论了目前几种高性能表面节流动静压气体润滑轴承。通过分析比较,得出了几点结论。