深沟球轴承织构化滚道表面润滑性能的数值分析

织构化深沟球轴承摩擦副表面的接触形式、织构形态对轴承润滑性能的影响机制尚不明确。为探究微织构对深沟球轴承椭圆接触摩擦副表面弹流润滑性能的影响,基于弹流润滑理论,考虑滚道织构对于摩擦表面间油膜厚度的影响作用,建立一种适用于深沟球轴承的织构化表面接触弹流润滑分析模型。然后,采用多重网格法进行数值计算,根据结果分析不同载荷及卷吸速度下织构深度和半径对接触表面油膜压力和厚度分布的影响规律。结果表明,摩擦副表面的润滑性能随着载荷的增大而变差,随着卷吸速度的增大而变好;织构化表面的流体动压效应则随着织构深度的增加而逐渐增大,随着织构半径的增大而逐渐减小,当典型深沟球轴承的滚道织构深度在1.5~2.7μm,半径在3~7μm范围时,织构化摩擦副表面的润滑性能表现最佳,证明适当的织构型式可有效改善深沟球轴承摩擦副表面的润滑性能。研究织构对深沟球轴承摩擦副表面的润滑特性规律,可以为椭圆接触类型摩擦副的织构化优化设计提供理论参考。

圆柱滚子轴承椭圆兜孔副的静动特性及稳定性研究

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响,为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论,建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型,采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求解,计算不同兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角下椭圆兜孔-滚子副的油膜压力分布、周向承载力、摩擦因数、温升、刚度、阻尼及界限失稳转速,研究兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响规律。结果当无量纲椭圆度从0增加到4.61×10^(–3),压力峰值先增大、后趋于平稳,周向承载力逐渐降低,摩擦因数先降低、后升高,最大温升先减小、后趋于平稳,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后趋于平稳。当无量纲椭圆度为1.32×10^(–3)时,椭圆兜孔-滚子副摩擦学性能最佳,温升较低,稳定性最好。当弧面偏置角从0°增加到150°,压力峰值和周向承载力先增加、后减小,摩擦因数和最大温升先减小、后升高,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高、后降低。当弧面偏置角较小或较大时,周向承载力急剧下降。当弧面偏置角为90°时,椭圆兜孔-滚子副的润滑性能较好。结论兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副的静动特性及稳定性影响显著。选择合适的兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角可明显提高兜孔-滚子副的承载能力和摩擦学性能,有效抑制温升,显著增加刚度、阻尼及界限失稳转速。

混凝土夹芯拱形屋盖力学承载性能研究

为研究混凝土夹芯拱形屋盖的承载性能,探究结构力学承载机制,通过对混凝土夹芯拱板进行压弯受力分析,推导建立了混凝土上、下拱板独立作用和联合作用下的开裂内力及极限内力判据公式,借助有限元模拟分析了两铰椭圆拱形夹芯屋盖的内力分布规律及变形特点,结合屋盖破坏特征探究了开裂内力和极限内力判据公式的适用性。结果表明:竖向荷载下夹芯拱形屋盖承载力与夹芯板的压弯内力密切相关;混凝土夹芯拱板的开裂及压碎一般发生在距拱脚l/20处,拱顶内力状态及应力水平相对较低;夹芯椭圆拱形屋盖的开裂内力宜采用联合作用判据公式,而极限内力计算则推荐采用独立作用判据公式。

椭圆轴承—转子系统失稳运动数值分析

滑动轴承油膜力是一种强非线性作用力 ,滑动轴承转子系统是一种典型的非线性动力系统 ,传统的线性方法无法计算系统失稳后的运动。文中给出用数值积分瞬态模拟对轴承—转子系统非线性振动进行计算分析的方法。并以椭圆滑动轴承—刚性转子系统为例 ,对系统失稳后的运动状态进行了计算和分析。

大型重载滑动轴承润滑特性的理论与试验研究

以单机容量1 750MW级核电半速发电机试验用椭圆轴承为对象,在现场全尺寸动平衡机上进行了轴承性能试验,由此给出了椭圆轴承温度、压力和膜厚等润滑性能实测数据;采用基于经典润滑理论的基本方程,运用流体润滑软件和ANSYS软件,在计入瓦体变形的基础上联合进行了轴承静态性能求解。结果表明：大型重载轴承瓦面热弹变形与油膜厚度为同一数量级,轴承设计中必须予以考虑;额定转速为1 500r/min时,轴承测点最高瓦温为82.8℃,测点最大油膜压力为6.65MPa,瓦温和油膜压力仿真值与测试值偏差均小于5%;在额定转速附近,最小油膜厚度测试值约为254μm,仿真值与涡流法测试值的偏差为15.21%;转速在1 000~1 600r/min范围内,最小油膜厚度的仿真值与涡流法测试值的最大偏差为21.36%。理论和试验验证了考虑瓦体变形的润滑计算方法在大型重载轴承应用上是可行的。

椭圆度对椭圆滑动轴承稳定性的影响

建立了椭圆滑动轴承的油膜力力学模型,并采用基于Sommerfeld数的滑动轴承转子系统稳定性分析方法分析了该模型。利用量纲一运行参数op得到不同椭圆度误差的滑动轴承的稳定性临界曲线。结果表明:滑动轴承轴颈的椭圆度误差对滑动轴承转子系统有显著影响。

椭圆轴承与圆轴承动力特性CFD数值分析

滑动轴承动力特性对旋转机械转子稳定性有着重要影响。将CFD动网格技术应用于椭圆轴承与圆轴承动力特性求解。在验证滑动轴承CFD动力特性求解模型准确性的基础上,建立基于CFD动网格技术的椭圆轴承动力特性求解模型,分析椭圆度、偏心率以及转速等因素对滑动轴承动力特性影响,比较分析椭圆轴承与圆轴承动力特性之间的差异。研究表明,椭圆轴承与圆轴承的承载力与刚度阻尼系数随着偏心率、转速的增加而增大;与圆轴承相比,椭圆轴承两个油楔形成两个流体动压区有效的增大轴承的阻尼,滑动轴承增加椭圆度可提高转子稳定性。

利用轴瓦可调轴承控制柔性转子系统的振动响应

提出了一种轴承下瓦可移动轴承,该轴承可以通过改变轴瓦的位置调整转子系统的工作状态。介绍了这种可调椭圆轴承的结构和工作原理,该轴承结构可以实现在连续工作状态下调节轴承椭圆度,而且与传统固定瓦轴承相比更加适合变工况下运行。通过FEM数值方法建立了转子-可调轴承模型,利用该模型研究了可调椭圆轴承对转子加速过程中动力学特性的影响。通过研究发现,转子未达到临界转速前增大椭圆度可以有效减小转子的振动幅值,抑振作用可达到65%;当接近临界转速时,减小椭圆度可以使转子的共振振幅明显降低,抑振作用达到37%左右;越过临界转速后再增大椭圆度有效减小转子振动,抑振作用可达到60%。然后搭建与理论模型完全一致的转子-可调轴承试验台,经过试验验证,证实了在升速过程中,合理调节椭圆度可以明显减小转子的振动,让转子系统更加平稳地升速到工作转速。

椭圆误差对多孔质径向气体静压轴承特性的影响

针对椭圆误差对多孔质径向气体静压轴承特性的影响,采用基于有限体积法的Fluent软件对流场进行三维建模仿真,研究了径向气体静压轴承的椭圆误差对轴承特性的影响,并得出关系曲线。得到以下结论：椭圆误差对轴承的承载力、承载刚度及耗气量的影响均比较明显;沿实轴方向偏心与沿虚轴方向偏心椭圆误差对轴承特性的影响相差不大;在0~9 000 r/min转速范围内,提高转速轴承的特性均有所改善。

动压气体轴承性能计算方法研究

通过数学变换,将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,以MATLABPDE(partialdifferentialequation)工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果非常吻合,这表明所提出计算方法的正确性。文中计算方法的思想可以推广应用于其他类型轴承的性能计算及其他类型偏微分方程问题的求解中。

椭圆轴承—转子耦合系统动力学特性研究

为研究椭圆轴承的润滑特性及转子-轴承系统的非线性动力学特性,采用适用于椭圆轴承的变流域动网格方法实现了润滑流场的非稳态计算,通过在润滑流场与转子系统间进行数据传递,形成了椭圆轴承润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算。从滑动轴承润滑流场内部分析了圆柱和椭圆轴承的瞬态工作过程,比较了上轴瓦的油膜压力分布及承载力的变化情况。分别就轴承结构参数、转速和不平衡量对轴承-转子系统工作特性的影响展开讨论,数值计算表明,椭圆轴承在x,y方向的支撑刚度不一样,对稳定性起主要作用为顶隙;轴颈的涡动中心不仅决定于转速,而且随动载荷的变化而变化,随着不平衡量的增加,涡动中心逐渐向坐标原点靠近,使转子-轴承系统稳定裕度降低。该方法为椭圆轴承动力特性及转子-轴承系统稳定性的研究提供了理论支持。

具有椭圆抛物面织构的滑动轴承性能研究

考虑椭圆抛物面织构,研究其对滑动轴承性能的影响。以径向滑动轴承为研究对象,建立具有椭圆抛物面织构的滑动轴承雷诺方程。采用有限差分对方程进行离散,结合超松弛迭代法进行求解,得到滑动轴承的性能参数值,并与光滑滑动轴承进行对比。结果表明:单一凹/凸表面织构下,随着织构几何参数的变化,承载力和摩擦因数存在相同的变化趋势,与光滑滑动轴承相比,轴承的性能没有得到有效的提升。考虑凹凸复合表面织构,研究其对滑动轴承性能的影响。结果表明,存在最优织构几何参数使得滑动轴承承载力增大,摩擦因数降低,滑动轴承的性能得到有效的提升。

转子-椭圆轴承系统混沌运动的研究

采用非线性油膜力数据库方法获得椭圆轴承的非线性油膜力，对转子－椭圆轴承系统的混沌运动 进行了分析．数值计算得到了转子－椭圆轴承系统在某些参数域中的分叉图、轴心轨迹、相图、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映 射。时域波形和频谱图，直观显示了系统发生混沌运动的性态，为控制转子系统混沌运动的发生及动力学设

椭圆形轴瓦滑动轴承动特性数值分析

采用有限体积法建立椭圆形轴承流场的数值分析模型,并运用FLUENT求解椭圆形轴承流场,分析轴承椭圆度、偏心率等参数对轴承动特性的影响,并对不同转速下椭圆形轴承的Taylor涡进行研究。结果表明:随着椭圆度的增大,整个轴承-转子系统的稳定性提高;油膜压力随着偏心率近似线性增加;随着转速的增大,湍流Taylor涡开始出现,数目逐渐增加,涡流形状逐渐由规则变为不规则。

混合陶瓷球轴承接触应力和变形的数值求解

提出了一种基于Matlab软件求解赫兹接触问题时超越方程的新方法 ,具有编程非常简单、使用方便、计算精度高和应用前景广泛等优点 ;给出了球轴承无量纲接触参数的计算曲线 。

椭圆滑动轴承油膜厚度对汽轮机振动的影响

为了满足汽轮机对滑动轴承稳定性的高要求,利用Ansys软件分析椭圆滑动轴承油膜厚度对汽轮机振动的影响.首先将UG软件建立的物理模型导入icem软件中进行网格划分,再利用Ansys中CFX模块计算不同油膜厚度下椭圆滑动轴承的油膜压力分布,在Mechanical模块中,分析不同油膜厚度下的油膜特性及其对轴承振动幅值的影响,以实现在Ansys中多物理场的耦合分析.结果表明:汽轮机运行中存在合理区域的油膜厚度,使得汽轮机的振动幅值在允许值内;在相同条件下,椭圆滑动轴承比圆柱轴承的稳定性更好.

一种永磁轴承的设计和磁场分布的解析计算

从永磁体的分子电流观点出发,应用矢量磁位法,对轴向均匀充磁的永磁环,建立用完全椭圆积分表示的永磁环外部空间磁势和磁场分布的解析计算表达式。根据矢量迭加原理,应用该公式可计算1块至多块永磁环并列放置时其外部空间的磁场分布。通过对单块永磁环磁场分布的仿真计算和实验测试数据比较,磁感应强度计算误差不超过8%,验证了计算公式的正确性。

圆度误差对滑动轴承-转子系统摩擦功率损耗的影响

建立了存在圆度误差的滑动轴承-转子系统动力学模型,利用有限差分法求解雷诺方程,得到了油膜压力和油膜承载力。介绍了考虑圆度误差的滑动轴承-转子系统轴心轨迹计算方法及临界转速判定方法,根据计算的量纲一运行参数op得到具备普遍性意义的稳定性临界曲线,并给出了几种不同圆度误差度的系统稳定性曲线以及摩擦功率损耗图。研究结果表明,圆度误差对摩擦功率损耗影响明显,当偏心率在0.5～0.7范围内时,系统的摩擦功率损耗较低。

深海卷管铺设中的管道安全性分析

深海卷管铺设过程中管道发生了复杂的塑性变形,可能造成管道的失效,因此需要对管道的安全性进行评估。为此,首先对卷管铺设整个过程中管道的受力变形情况进行了分析,发现管道在上卷至卷筒时最易发生失效。其次对上卷时管道可能发生的失效形式进行了归纳和分析,获得了管道在各种失效形式下的极限承载公式。然后基于位移控制条件,得到了管道的极限弯曲半径,并结合极限承载公式,建立了管道失效的评价指标。最后以管径为16英寸(406.4 mm)的管道为实例,对管道的安全性进行评估,并采用有限元软件对管道上卷时张力对管道椭圆度的影响进行了分析。结果表明:①较大径厚比的管道在上卷时更易于满足极限载荷承载条件,但是对管道截面变形不利,当径厚比达到20时,不满足位移控制条件,已不适用于卷管法铺设;②较高的管材等级对卷管铺设中管道安全性有利;③上卷张力对管道椭圆度的影响较小,可以忽略。

参数可调椭圆滑动轴承转子系统动力学研究及抑振机理

椭圆滑动轴承在许多大型和关键设备中被广泛应用。常见的椭圆滑动轴承都是针对某种特定工况设计的,在实际运行过程中,转速和载荷等工况参数的变化会影响轴承支撑的转子系统的动力学特性。仅研究稳定工况下的动力学特性不能满足实际工况要求。为适应时变工况,维持转子轴承系统在不同工作状态下的稳定性,提出一种参数可调椭圆轴承。通过调节轴承油膜间隙,研究椭圆度对轴承油膜刚度和阻尼的影响,然后在不同椭圆度下对转子轴承系统进行动力学分析。最后搭建转子轴承试验台,通过试验验证调节椭圆轴承的油膜间隙可有效地抑制转子的振动。