超临界二氧化碳动静压径向可倾瓦轴承实验台设计与实验研究

针对超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力机组在启动和停止阶段气体轴承产生非常大的摩擦磨损,以及气体轴承承载力低、刚度低、阻尼小、稳定性较差等问题,设计并改进一种新型动静压S-CO_(2)润滑径向可倾瓦轴承结构。设计并搭建S-CO_(2)润滑轴承实验台,针对于实验台转子刚启动和极低转速工况,对新型S-CO_(2)润滑动静压径向轴承在静压状态下的动态特性进行实验研究,得到轴承的动态刚度和动态阻尼,并分析静压对轴承动态性能的影响。实验结果表明,设计的S-CO_(2)动静压径向可倾瓦轴承在启停阶段,在轴瓦与轴颈之间产生了足够的静压压力,可将二者完全分隔开,从而能减少启停阶段的摩擦磨损;随着静压压力的增大,轴承X、Y方向上的整体刚度、主阻尼都增大,且2个方向的主刚度系数差别不大,而交叉刚度和交叉阻尼都接近于0。研究结果为进一步揭示S-CO_(2)润滑径向轴承动压状态特性提供参考。

气体动静压轴承实验台加载装置误差角度的测量

为了实现气体动静压轴承实验台加载装置误差角度的测量,建立了误差角度测量的理论模型。利用Corel DRAW10.0强大的图像、图形处理功能,对实验台加载装置误差角度进行了测量,为后续的加载力误差分析奠定了基础。同时,对测量方法与万能角度尺进行比较,得出使用方法的最大误差为+4′,证明方法是切实可行的,可以满足精密测量的要求。

基于ARM-Linux的滑动轴承实验系统设计

为提高滑动轴承实验系统的实时性及改善其科研性能,以ARM芯片为核心,研制了一种基于嵌入式系统的滑动轴承实验系统;系统由核心板和扩展板两部分组成,移植了嵌入式Linux操作系统,开发了友好的人机界面,可动态改变参数,二次开发性能优良;采用了模块化、标准化的硬件设计方法,介绍了嵌入式Linux的移植过程,详述了驱动程序的开发以及基于Qt/Embedded的应用程序设计;系统样机已完成,运行稳定,调试效果良好。

基于C/S结构的轴承实验室信息管理平台

介绍了基于C/S结构的轴承实验室信息管理平台的功能及系统的部分流程,提出了保证平台数据安全的措施。

基于SimMechanics模块的转盘轴承实验台模型的建立

转盘轴承实验台是一种根据转盘轴承工作特点设计的专用实验设备。本文采用Simulink软件中的SimMechanics模块搭建实验台机械结构的仿真模型。仿真模型是在有限元计算的基础上,将实验台结构简化为线性弹簧。仿真模型中的转盘轴承采用Zupan等提供的解析法简化。通过滚珠最大应力验证仿真模型结果的正确性,参照标准是美国国家可再生能源实验室提供的经验公式。SimMechanics仿真结果与经验公式、有限元模型结果比较,误差在10%以内,误差可以接受。SimMechanics仿真模型的精度不及有限元模型,但仿真模型实现了机械系统与控制系统在同一仿真环境中搭建,并且仿真模型的计算成本远小于有限元模型。

ZHS20滑动轴承实验台主轴电机的选择

试验结果表明,选择不同的主轴驱动电机,将显著影响ZHS20滑动轴承实验台的工作性能。结合ZHS20实验台的实验要求,通过比较各种不同类型电机的运行性能,最终选择具有控制精度高、扭转密度大特性的交流伺服电机作为实验台的主轴驱动电机。文中对交流伺服电机的运行特性作了较为详细的分析介绍。

动压箔片气体径向轴承实验台设计

为模拟动压箔片气体径向轴承在真实机械环境中的工作状态,实时监测其各项数据及性能,在对供气模块、驱动模块等进行分析的基础上,设计并搭建了一种新型动压箔片气体径向轴承实验台。实验台采用“冲压式”涡轮驱动、静压气体轴承支撑主轴。对所设计的涡轮与主轴进行模态分析,对实验台转子系统进行双面动平衡测试,找出转子不平衡的原因,完成了转子的动平衡。该实验台具有测量精度和结构稳定性高、操作方便等优点。

滑动轴承实验台的计算机通信与实验数据处理

基于滑动轴承实验台的工作要求、结构与工作原理 ,笔者设计了实验台动态测试中的数据通信系统 ,使采样的信号经A/D转换器后 ,能由 80 31单片机正确传输到上位机中。在后续的数据处理中 ,结合实验系统的特点 ,采用的是数据的稳定测试和曲线拟合等特殊的处理方法。这些方法很难由前端的单片机或测试电路实现。可见 ,利用数据通信和上位机的强大分析功能可以使系统资源得到最大可能的利用。

多参数轴承振动测量实验平台的研制

为研究多参数变化对轴承振动信号的影响,研制了能够同时监测多种工况参数,并能够对轴承振动与故障诊断进行多参数测量的实验平台。该平台实现了对实验轴承的动态加载,集成了用于测量多种参数的多种类型的传感器,以LabVIEW软件为开发平台,并结合Matlab软件,实现了对轴承振动信号的实时监测,对信号的处理、分析、存储、回放,以及对振动幅值的超标报警等多种功能。将该平台应用于传感技术课程实验教学,能够达到使学生应用传感元件设计传感监测系统的实践教学目标。

角接触球轴承低温摩擦特性与实验研究

为了分析角接触球轴承低温摩擦特性。首先,用有限元软件分析了轴承低温结构变化,仿真分析了轴承低温结构变形、游隙变化和接触角变化。温度降低会使轴承游隙变大,接触角变大,分析了温度对润滑脂黏度的变化。然后,引用现有轴承摩擦力矩计算模型,计算了轴承的摩擦力矩随转速、预紧力、内圈曲率半径系数和温度的变化;分析了低温下轴承各种摩擦力矩的变化趋势。在低温下轴承的流体动压摩擦力矩占轴承总摩擦力矩的80%,润滑脂的黏度系数对轴承的低温摩擦特性影响最大,低温条件下轴承由于弹性滞后引起的摩擦力矩减小。最后,用实验的方法测试了轴承低温摩擦力矩,与仿真结果进行对比,误差在12%以内,证明了计算的准确性,为低温下轴承的使用提供了理论基础。

高低温环境关节轴承脂润滑实验研究

在高低温实验器上进行了关节轴承在不同载荷和摆动速度下的脂润滑性能实验,结果表明载荷对于轴承扭矩的影响更大,利用温度和载荷的突变能够有效地判断关节轴承的工作失效。

300MW 汽轮机组两种支承轴承的性能研究

在Φ２００ｍｍ实验台上对３００ＭＷ汽轮机组中的两种支承轴承（上瓦开槽圆轴承和上瓦开槽椭圆轴承）的按比例缩小模型进行了实验研究。测试了不同工况下这两种轴承的动、静特性。通过与理论计算值的比较，进一步证实了实验结果和理论计算的一致性，为研究不同结构径向滑动轴承对汽轮机组稳定性的影响提供了基础。

海上稠油开采注采一体水力潜油泵设计及耐高温轴承研制

由于稠油黏度高、密度大、流动性差等特点,通常采用蒸汽吞吐或蒸汽驱2种方式开采,其作用原理是将高温(350℃)高压(21 MPa)蒸汽注入稠油层,使油层温度上升、黏度下降,流动性增加,便于开采。为降低海上平台作业成本,并满足在高温注热蒸汽环境下不提出泵的要求,设计了新型的注采一体用水力潜油泵,并对其整体装置、轴承等重要部件进行了设计计算、模拟及试验,研制出满足该泵使用寿命达到2 a的止推轴承。满足了稠油注采一体工艺的要求。

考虑热膨胀的角接触球轴承动态及热特性研究

联合载荷作用的角接触球轴承内部受力复杂,在高速重载工况下,轴承各组件因温升产生的热膨胀对轴承运行具有较大影响,为此,在考虑热膨胀影响的情况下,建立了高速运转下角接触球轴承的动态及热特性分析模型,进而对考虑热膨胀影响的轴承动态参数及热特性变化规律进行了分析。首先,根据引入热膨胀的轴承内部几何关系和轴承的受力分析,建立了包含几何平衡方程、滚珠和内圈受力平衡方程的计算模型;然后,基于滚动轴承的生热和传热模型计算了轴承各组件温度,采用间接耦合的方法,将各组件热膨胀量代入载荷计算模型,进行了循环修正计算,分析了热膨胀影响下的轴承动态参数变化规律、生热率大小和温度变化;最后,为了对理论计算模型的正确性进行验证,开展了轴承高速脂润滑温升实验。研究结果表明:热膨胀对角接触球轴承运转的各项参数影响较大;联合载荷对角接触球轴承的稳定运行具有重要影响;考虑热膨胀影响的理论计算温度与实验温度的误差在7%左右,验证了模型对于高速重载下轴承动态参数和温升大小预测的准确性。

气体动压止推轴承性能及实验

为了研究气体动压箔片止推轴承的动力特性,建立了刚性表面气体动压止推轴承模型,采用数值计算的方法找出了不同结构参数、转速等对刚性表面气体动压止推轴承性能的影响规律。综合衡量加工难度及数值计算结果中气体动压止推轴承性能表现,加工出刚性表面气体动压止推轴承。同时选用新型弹性箔片材料完成波箔、平箔的压制及热处理工艺,设计开发了箔片动压止推轴承。搭建了单侧气体动压止推轴承实验台,重点对轴承的承载力、起飞转速、摩擦力矩等进行监测与分析。通过实验研究明确了轴承启停过程,同时发现:起飞瞬间刚性表面气体动压止推轴承与弹性表面气体动压止推轴承位移响应方向相反,且在相同轴向载荷条件下,弹性表面气体动压止推轴承起飞转速较同种结构的刚性表面气体动压止推轴承有1/2~2/3的下降。

三自由度GMA油膜轴承可视化实验装置

给出了一种三自由度超磁致伸缩驱动器(GMA)油膜轴承可视化实验装置,介绍了它的组成、工作原理及调整方法。该实验装置利用涡轮蜗杆-丝杠传动机构调整实验主轴竖直高度,采用十字滑台、GMA、模具弹簧调整实验轴承在水平面的位置,方便改变实验轴承偏心率,并可利用GMA控制轴承座,减少转子系统振动。在实验台上,进行了椭圆轴承油膜的温度和压力测量以及轴心静平衡位置调整实验。结果表明:通过控制椭圆轴承短轴油膜来调整所支撑转子系统轴心静平衡位置的效果更明显。该实验台可以采集旋转速度在0~10 000 r/min之间的转子轴心轨迹、控制转子工频振动、观察油膜和气穴的形成与破裂实验,为GMA油膜轴承动态性能实验研究打下了一定基础。

工作流系统模型的建立及其可靠性的评价

复杂产品的设计、制造及销售是高度复杂的工作流程 ,且流程具有极大的不确定性 ,这就要求工作流管理系统有较大的柔性。动态的、分布式的以及智能化的工作流是支持复杂流程管理的最佳选择 ,但这样的工作流却引起系统的不确定性 ,因此 ,必须给出工作流的可靠性评价。建立了工作流结构的数学模型 ;提供了计算系统资源耗费及流程不确定性的方法 ;对包含‘环’结构的系统 ,该法实现对‘环’的提取 ,以便于资源耗费的计算 ;随后给出了可靠性评价方案 ;对一工程实例进行了详细的分析。

保持架打滑对航空发动机主轴承故障特征频率的影响

通过理论推导,得到保持架打滑率与轴承内、外圈和滚动体故障特征频率之间关系。利用圆柱滚子轴承支承的转子实验台验证了推导公式的正确性,并研究保持架打滑率、实际故障特征频率与理论公式偏差随转速的变化规律。结果表明:随着转速升高,滚动轴承保持架打滑率趋于增大,导致轴承实际故障特征频率与基于纯滚动假设的理论计算值的偏差也随之增大。研究结论对于航空发动机主轴承的故障诊断具有指导意义。