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。

小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究

小孔节流深浅腔动静压轴承是一种采用小孔节流器实现节流作用及浅腔实现二次节流作用的动静压混合轴承。针对现有理论不能解析研究油腔结构参数及工作参数对承载特性影响规律的不足，以及计算流体力学数值仿真软件计算时周期长，而不便于工程设计人员应用的缺点，基于油腔压强分段线性化的思想，建立分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压强、承载能力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的解析方法。进而以该方法研究动静压轴承的供油压强、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对轴承承载特性的影响规律。研究发现，在其他结构参数及工作参数一定的条件下，浅腔深度为初始油膜厚度的2～3倍时，轴承刚度接近最大、温升接近最低。通过油腔压强的解析值与试验值的比较，证实了该方法的有效性和研究结果的正确性。

有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计

针对小孔节流深浅腔动静压轴承的性能优化问题,基于平行平板扩散流动计算模型及流量守恒原理,推导了微元控制体边界压力的插值函数,提出了分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压力、承载力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的有限体积计算方法。使用该方法研究了供油压力、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性的影响规律,从而得到了以上相关参数的优化区间。在此基础上,采用四因素三水平的正交试验法,在满足多目标性能最优的前提下,得到了小孔节流深浅腔动静压轴承结构参数与工作参数的最优组合。以该组参数试制了小孔节流深浅腔动静压轴承并建立了试验平台,测量了不同转速及供油压力下油腔的压力值。试验结果表明,轴承油腔压力试验数据及理论计算值随主轴转速的变化趋势一致;误差在11%以内。验证了有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计方法的正确性。

新型水润滑动静压径向滑动轴承综合性能试验台的研制

介绍了一种新型水润滑动静压径向滑动轴承综合性能试验台的组成和工作原理,试验台由机械系统、液压系统和信号测试系统组成。机械系统主要包括箱体、主轴、待测滑动轴承、轴承座、加载缸体等。液压系统包含采用同一水液压泵供水的润滑系统和加载系统,通过调节和控制液压系统可以改变滑动轴承的润滑方式,即动压润滑、静压润滑或动静压混合润滑3种方式,同时可以实现待测轴承的无级平滑加载。测试系统包括传感器、数据采集卡和显示设备,传感器信号通过数据采集卡输入到计算机中进行处理,以图形化的形式动态或静态地显示滑动轴承的各项性能参数的变化。

基于热弹流体动力混合润滑的船舶柴油机主轴承摩擦研究

基于柔性机体和柔性曲轴模型,运用JFO边界条件下的扩展Reynolds方程和Greenwood/Tripp微峰接触理论,计入温度对摩擦润滑的影响,建立船舶柴油机机体和曲轴耦合下的主轴承的热弹流体动力混合润滑模型,并与不同计算模型进行对比和验证。结果表明:在热弹流体动力混合润滑模型下,单轴承座模型的计算结果偏于保守,整机体模型较为合理;在全柔性整机体模型下,THD模型过于理想,计入定值温度影响的EHD模型较TEHD模型的摩擦功耗偏大,说明温度对油膜的影响对主轴承的摩擦特性有重要作用。同时,通过与ALLMAIER方法对比验证,表明TEHD计算模型更具可靠性。因此,对于大型船舶柴油机而言,全柔性、计入表面接触和温度对油膜及摩擦副影响的热弹流体动力混合润滑模型是适宜的选择。

燃料电池用水润滑电动离心式空压机的研发

提出了一种以水润滑动静压轴承为支撑、永磁同步电机驱动的高速离心式空气压缩机解决方案.在结构上实现了水润滑与永磁电机的融合,满足了燃料电池系统对空压机无油、高效的要求.在对空压机转子系统进行动力学优化的基础上,研究了不同结构浅腔动静压轴承的水膜稳定性,进而研发出空压机原理样机,空压机样机在6×104 r/min时可提供350kg/h,压力比为1.52的压缩空气,整体效率接近80%,实现了高速稳定运行,验证了设计方案的可行性.

倾斜腔液体动静压混合轴承的理论分析与试验研究

本文提出了新型的既可采用固定式节流(毛细管)又可采用反馈式节流(扭板弹性元件)的具有四个倾斜油腔的动静压混合轴承.在一定的边界条件下,用有限差分方法解得对应于动压效应的二维雷诺方程的数值解,运用数值积分求得动压特性与静压特性.将上述两个结果综合起来,即得该混合轴承的综合特性.对这种类型的轴承进行了理论分析计算,并与实验结果比较,验证了理论模型与计算结果的正确性.给出了倾斜油腔的倾斜比的优化范围.证明了该种轴承具有比较大的实用价值与优点,并已将这种混合轴承用于M 1080无心磨床的改装设计中.

浮环动静压轴承失稳转速计算方法研究

浮环动静压轴承具有内、外两层油膜,在设计计算时首先要进行内、外膜力和力矩的平衡,然后计算动态特性参数。其失稳转速的计算方法与单膜滑动轴承相比有很大不同,特别是内、外膜间隙影响更大。特别探讨内、外膜间隙对浮环动静压轴承失稳转速的影响,并据此给出较合理的浮环轴承失稳转速计算公式。

高精度动静压油膜轴承设计方法研究

针对高精度动静压油膜轴承的设计方法进行了研究,对影响轴承性能的主要参数(包括:油腔数目、油腔结构形状、节流器参数、供油压力等)进行了分析,提出了相应的设计方法,并采用MAT-LAB软件对高精度动静压油膜轴承的油膜性能进行了数值解算,实现了油膜压力场的三维仿真.

液体动静压球轴系的承载能力分析

用有限元法，对液体动静压球轴承油膜压力及球轴系的承载能力进行理论分析与实验研究，为设计液体动静压球轴系提供理论基础。

用MATLAB求解动静压混合轴承的承载能力

介绍了MATLAB软件的主要特点 ,利用该软件强大的符号计算、数值计算及图形可视化处理等功能 ,对倾斜腔式动静压混合轴承的承载能力进行了计算 ,该理论计算结果与实验结果吻合 ,说明利用MATLAB进行科学计算具有较高的精度 。