开槽对嵌入式水润滑轴承轴瓦变形的影响机理分析

通过在水润滑轴承橡胶轴瓦嵌入微传感器的方法,可实现传感器最大程度接近测点,获得准确的轴承特性数据,对轴承研究具有重要意义。然而,微传感器嵌入要在轴瓦开槽,槽的结构对轴瓦变形会产生影响,其机理需深入研究。根据实际情况,提出了三种开槽结构,分别为长方体结构(结构1)、前槽面弧度面结构(结构2)、前后槽面弧度面结构(结构3)。采用Ansys软件建立热-流-固耦合模型,在不同供水温度、轴转速工况下,分析对比了不同开槽结构对橡胶轴瓦变形的影响机理,结果表明:随着供水温度的升高开槽处最大变形量降低,随着轴转速升高开槽处最大变形量先增大再减小最后趋于稳定,相比之下结构3在开槽表面长度和开槽深度上轴瓦最大变形量最小。

考虑表面粗糙度与轴瓦变形的水润滑轴承动力特性系数计算

本文在传统轴承动力学分析模型的基础上考虑了水润滑轴承轴瓦的刚度、阻尼和轴承质量以及可能存在的接触刚度、阻尼,推导了考虑表面粗糙度和轴瓦变形的扰动压力雷诺方程,对比了混合润滑模型与动力润滑模型、弹流润滑模型的轴承动力特性系数并分析其差异,研究了倾角、粗糙度等参数综合作用下水润滑轴承动力特性系数的变化规律。结果表明,最小膜厚比大于某一阈值时粗糙度增加可提高水膜动力特性系数,轴瓦变形会使动力特性系数减小,同时也会扩大使水膜刚度、阻尼获得增幅的粗糙度范围,但削弱了粗糙度对承载方向刚度、阻尼的增幅效果。此外,在承受载荷一定的条件下,粗糙轴承的动力特性系数在倾角较大时明显小于光滑轴承的对应值。

计入轴瓦变形的曲轴动应力和疲劳强度计算

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程相结合的方法,研究计入轴瓦变形时某四缸柴油机曲轴动应力分析和疲劳强度计算问题。解决计入轴瓦变形的曲轴—轴承系统动力学和摩擦学分析问题,得到动态油膜压力;采用ANSYS中的参数化编程语言APDL编写程序实现动态施加力边界条件,计算曲轴动应力;采用损伤积累理论计算曲轴疲劳强度。研究表明:计入轴瓦变形,主轴承最小油膜厚度大幅度下降,最大油膜压力大幅度上升,曲轴动力学响应和危险点的动应力也发生变化,曲轴疲劳寿命下降了15.6%。

计入轴瓦变形的曲轴轴承系统动力学摩擦学耦合分析

以一四缸柴油机曲轴-轴承系统为研究对象,建立了计入轴瓦弹性变形时弹性曲轴-轴承系统的动力学摩擦学耦合分析模型;采用ADAMS和Matlab联合仿真,在额定工况下进行了弹性曲轴动力学和主轴承摩擦学耦合分析;着重分析了计入轴瓦弹性变形时,主轴承摩擦学行为和曲轴动力学响应之间的相互影响。计算结果表明:计入轴瓦弹性变形,主轴承最小油膜厚度大幅度下降,最大油膜压力大幅度上升或小幅度下降,曲轴轴承系统动力学特性及响应也发生变化。

轴瓦变形计算模型对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜问题和实际轴承安装过程中部分轴承悬置在曲轴箱,建立发动机主轴承全约束和局部约束模型,综合考虑实际轴瓦与轴承机座之间关系,建立全约束和安装接触2种工况,采用变形矩阵法计算轴瓦的径向变形量,考虑到有限元网格和有限差分网格密度不一致,采用二维插值法将各节点的径向变形量代入到对应的有限差分网格节点上,分析弹性变形对滑动轴承润滑性能参数的影响。结果表明,考虑轴瓦弹性变后轴承最大油膜压力有所减小,最小油膜厚度增幅较小;随着偏心率增加,计及弹性变形的轴承端泄流量、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,计及弹性变形的油膜压力、端泄流量、承载力、工作力矩均减小。

轴瓦变形对水润滑橡胶轴承润滑特性的影响研究

水润滑橡胶轴承已广泛应用于船舶推进轴系中,其橡胶内衬材料的低弹性模量会使轴瓦产生较大变形,进而影响轴瓦润滑性能。以水润滑橡胶轴承为研究对象,建立水润滑轴承弹流润滑理论模型,研究轴瓦变形对水润滑橡胶轴承润滑性能的影响。结果表明,橡胶轴瓦最大变形量可达最小膜厚的两倍;轴瓦变形使橡胶轴承水膜压力下降,膜厚升高,但有利于改善大偏心率下轴承应力集中的问题;考虑轴瓦变形后轴承承载能力大幅下降,摩擦力降低,摩擦因数增大;考虑轴瓦变形后轴颈偏心率更大,偏位角更小。由此可见,轴瓦变形对水润滑橡胶轴承性能影响明显,有必要在其润滑、摩擦机理研究中考虑轴瓦的变形。

可倾瓦滑动轴承轴瓦变形数值分析

本文基于ansys有限元分析软件,对三种可倾瓦滑动轴承进行流固耦合分析,得出了油膜压力分布、轴瓦应力分布和轴瓦变形三者之间的关系:油膜压力分布决定了轴瓦的应力分布,从而影响了轴瓦形变分布。通过对比发现,三瓦可倾瓦滑动轴承和四瓦可倾瓦滑动轴承的油膜承载能力相当,而四瓦可倾瓦滑动轴承轴瓦应力分布较均匀,并且轴瓦形变量在汽轮机轴承正常运行许应形变内,所以四瓦可倾瓦滑动轴承更适用于汽轮机这样的重载高速旋转机械。

计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析的快速近似算法

建立变形矩阵人工处理数据量大和润滑分析计算耗时较长是研究计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析2个主要问题。采用APDL语言编写专门的计算程序来自动求取变形矩阵,并根据变形矩阵的特点,提出了一种在轴承承载区油膜压力对应节点位置处动态截取子矩阵的快速近似新算法。计算结果表明在内燃机一个工作循环内,快速算法得到的最大油膜压力、最小油膜厚度和轴承反力的计算误差在3.2%以内,润滑分析计算时间下降了2个数量级。

薄膜传感器嵌入式水润滑轴承流固耦合仿真

水润滑轴承在使用中具有空间密闭性特征,现有水膜压力、轴瓦变形等轴承性能参数监测中,由于传感器难以靠近测点,或采用轴/轴承打孔安装方式,又对轴系结构造成较大损伤,致使准确的轴承性能数据难以获取。针对上述问题,提出了一种薄膜传感器嵌入式水润滑轴承,可在对轴瓦损伤降至最低的前提下使传感器直接靠近测点,实现对轴承运行状态的实时监测与调控。首先设计了嵌入式水润滑轴承结构,然后建立了水润滑轴承理论数学模型,最后通过ANSYS软件建立轴承三维仿真模型并进行流固耦合分析,研究了水膜压力、轴瓦变形分布规律。研究结果表明:受开槽位置的影响,开槽处水膜压力分布产生波动,轴瓦最大变形增长了3.67%;最大水膜压力随供水压力、轴转速的增大而增大,轴瓦变形也随之增加。

曲轴-轴承系统机械行为的捆绑式分析方法

内燃机在运行时,各种机械行为是同时发生的。基于这种理念,提出一种求解曲轴-轴承系统动力学、摩擦学和刚度、强度的"捆绑式"分析方法。该方法首先通过曲轴-轴承系统动力学和摩擦学耦合分析,计算出动态油膜压力,然后动态施加于曲轴表面计算曲轴动应力。着重讨论曲轴倾斜和轴瓦弹性变形对曲轴-轴承系统动力学、主轴承摩擦学和曲轴动应力的影响。研究发现,曲轴倾斜和轴瓦变形对主轴承摩擦学和曲轴动应力的影响较大,对曲轴-轴承系统动力学影响相对较小。