设计参数与环境因素对艉轴承润滑性能的影响

为提高船舶舰艇的艉轴承在低速重载工况下的润滑性能,选择某船用推进轴系艉轴承为研究对象,利用Fluent的Mixture模型求解两相流动状态下水润滑轴承的润滑性能参数,并分析设计参数和环境因素影响下的轴承润滑性能。研究表明:承载力与长径比呈正线性相关,水膜最大压力随长径比的增加而增大,但增长速率逐渐放缓;承载力随沟槽数量的增加先增加后降低,峰值出现在沟槽数量为2时;随沟槽夹角或沟槽深度的增加,水膜最大压力与承载力逐渐下降,而摩擦因数会增大;V形槽轴承的流体动压效果较好,相比于U形槽轴承,承载力提高了7.2%;水膜最大压力随着轴线绕x轴倾斜角的增加,其增长速率逐渐增加,最大水膜压力点会偏离轴承中截面,倾斜角为0.020°时,水膜最大压力为无轴线倾斜时的7.2倍;海水盐度的增加会提高轴承润滑性能,海水盐度从0增加到100‰时,承载力提高了15.8%。该研究为艉轴承的设计优化和试验提供理论参考。

曲轴主轴承油膜动力润滑与系统动力学的耦合分析

在分析内燃机活塞 连杆 曲轴系统的系统动力学行为和曲轴主轴承的流体动压润滑基础上,建立了该系统的系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型,并提出了求解此模型的数值解法。利用机械系统动力学分析软件ADAMS的求解器(Solver)和自己编写的计算流体动力润滑程序连接调用进行了系统动力学与流体动力润滑的耦合分析。通过比较不考虑油膜动力润滑时缸体各部分的动态受力和考虑油膜动力润滑后缸体的动态受力表明:润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用,以不考虑油膜动力耦合作用的零部件最大受力作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度;在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是非常必要的。

高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。

几种低粘度润滑介质下动静压轴承的性能分析

以火箭发动机涡轮泵为典型应用背景 ,研究空间工程低粘度非油润滑滑动轴承 ,运用数值方法计算、分析了多种润滑介质下动压、纯静压、动静压润滑性能 ,结果表明 :就承载能力而言 ,粘度相对较大时动压轴承较佳 ,粘度相对较小时动静压轴承较佳 ,但轴承的选型需综合考虑多项轴承性能及应用的特定要求。文中提供了轴承承载能力、流量、功耗等关键性能参数的计算结果和详细的对比分析 ,为深入研究火箭发动机涡轮泵滑动轴承的可行性提供了基础 。

圆轴承三维热流体动力润滑的研究

联立求解了广义雷诺方程、三维能量方程、三维固体热传导方程及载荷平衡方程 ,并考虑粘度随温度及压力、密度随粘度及压力的变化 ,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件 ,得到了圆轴承油膜及轴瓦的三维温度场。结果表明最高温度并不出现在油膜与轴瓦交界面 ,不同圆周位置沿膜厚方向的最高温度出现位置不同。证实了考虑三维温度得到的轴承的润滑性能与考虑二维温度得到的轴承润滑性能有很大的差异。采用Newton-Raphson法求解广义雷诺方程和载荷平衡方程 ,采用快速扫描法求解由有限差分离散的能量方程和热传导方程 ,在计算中发现所使用的算法收敛速度快 ,大大节约了计算时间。

瓦块弹性对大型水轮发电机组径向可倾瓦轴承润滑性能的影响

用有限元素法和有限差分法建立了可倾瓦轴承瓦块三维弹性变形及热效应的计算模型．分析了由瓦面油膜压力引起的三维瓦块弹性变形对采用小包角径向可倾瓦及瓦块支点非均匀密集布置方式下滑动轴承热动力润滑性能的影响． 结果表明：在大型低速重载条件下。

支点位置分布对径向可倾瓦滑动轴承热动力润滑性能的影响

径向可倾瓦滑动轴承瓦块支点的分布情况对轴承性能影响很大.本文详细分析了瓦块支点位置分布对滑动轴承热动力润滑性能的影响.结果表明采用非均布支点布置有利于提高在大型低速重载条件下径向可倾瓦滑动轴承的热动力润滑性能.

新型高速铣床主轴水润滑动静压轴承结构及性能研究

基于高速铣床主轴支撑技术的应用背景和现状,提出了新型水润滑动静压混合径向轴承结构。和传统结构相比,该结构采用环槽和冷却孔对轴瓦表面直接冷却以降低轴承温升,且采用阶梯腔增强动压效应以增强承载力。运用有限元求解基于整体流紊流模型的雷诺方程和能量方程,计算得到不同腔型轴承的动静特性,并对多种结构的刚度和温升进行分析比较。结果表明:该结构不仅能够满足轴承的性能要求,而且能有效控制温升和具有较高的刚度。

新型水润滑动静压高速主轴轴承的流场模拟

轴承过热会造成高速高刚度主轴抱轴,导致主轴失效。如何提高小间隙轴承内的泄油量来降低轴承温升,是高速高刚度主轴轴承设计必须考虑的重要因素。提出一种新型的可应用于高速机床主轴的高速水润滑多孔阶梯轴承,应用FLUENT软件对其流场进行模拟分析。根据轴承的对称性,选用1/8轴承建立流场分析模型。分析结果表明,可以在同一个深腔内开设有进出油孔的结构,从进油孔节流后流入深腔的润滑油不会无效泄漏,可达到降低轴承温升的目的;深腔内的润滑油为紊流,而浅腔中润滑油紊流现象逐渐减弱;进油孔的节流形式为孔式环面节流。

碟形弹簧支承圆形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

对碟形弹簧支承圆形瓦推力轴承在稳态运行时的热动力润滑性能进行了分析研究，考察了弹簧弯曲刚度、载荷和转速对轴承的油膜厚度分布、压力分布、温度分布、功耗及油膜压力中心位置的影响，并提出了温度因子概念．研究表明，较小的弹簧弯曲刚度和载荷有利于提高轴承的热动力润滑性能．油膜温度随温度因子的增大而增大．当轴承转速在较大的范围内变化时，温度因子基本为常量，油膜温度也基本不变．油膜压力中心位于瓦几何中心的上游区．

大型推力轴承热弹流动力润滑的性能计算

本文采用差分法解二维雷诺方法，能量方程；以边界无法求解轴承瓦体的三维温度场及瓦面热弹位移；对某水电厂大型推力轴承进行了热弹流体动力润滑性能分析；比较了不同进油边温度下推力轴承热弹流分析结果，及推力轴承在升速与降速时的性能。结果表明，进油边温度对推力轴承热弹流动力润滑性能计算的准确性有较大的影响。采用进油边温度迭代所得的推力轴承热弹流动力润滑性能计算值与实测值吻合良好。

高速水润滑动静压轴承环面节流器节流系数研究

采用Fluent建立了用于高速水润滑动静压轴承的环面节流器的有限元模型,计算了环面节流器的流场,研究了小孔直径、油膜厚度、压力差和主轴转速与节流系数的关系,探讨了节流系数的变化规律。结果表明:在油膜厚度较小时,节流器性能主要取决于轴颈线速度和压力差,说明在半径间隙较小的高速水润滑动静压轴承性能计算中,根据运行参数取节流系数是很有必要的。

大型动静力径向可倾瓦轴承热弹流体润滑研究

用有限元素法建立瓦块3维弹性变形计算模型。针对小包角瓦块支点非均匀布置方 式及下方瓦块设有高压油顶起油囊的大型低速重载动静力润滑径向可倾瓦轴承，研究了由于 瓦块3维弹性变形对轴承热动力润滑性能的影响。结果表明，在低速重载条件下需要考虑瓦 块的弹性变形对动静力可倾瓦轴承热动力润滑性能的影响。

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 。

采用混合边界温度的滑动轴承热动力润滑计算

根据流量连续和能量守恒原理,在滑动轴承热动力润滑计算中采用了一种确定混合边界温度的简单方法。与通常的平均边界温度方法相比,采用该混合边界温度使得轴承油膜温度提高,同时对轴承静特性系数、动特性系数,以及系统稳定性均构成不同程度的影响。最后的实验验证了该方法的可行性。

动静力混合润滑轴承三维温度场的研究

联立求解广义雷诺方程、三维能量方程、三维固体热传导方程及载荷平衡方程、油腔流量守恒方程和油腔能量守恒方程并考虑粘度随温度及压力、密度随粘度及压力的变化,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件,得到动静力混合润滑轴承的三维温度场。结果表明动静力混合润滑轴承的温度分布比较均匀,在外载荷相同时,供油压力高时的最高温度略低于供油压力低时的情况。

径向轴承非Newton流体润滑的研究方法及其数值仿真

以幂率流体为例,介绍了一种求解径向轴承非Newton润滑的方法。该方法通过定义两个当量粘度将非Newton模型的Reynolds方程与熟知的Newton流体的Reynolds方程在形式上统一起来,避免了对不同的非Newton模型需要推导不同的Reynolds方程。并对幂率指数对轴承润滑性能的影响进行了数值仿真,发现在不考虑温度变化时,幂率指数的改变并不改变油膜厚度,对油膜压力的影响也很小。但是在考虑三维温度时,油膜厚度、压力和温度都随着幂率指数的改变发生很大的变化。

弹性模量对塑料瓦推力轴承润滑性能的影响

弹性金属塑料瓦(EMP瓦)压缩弹性模量是一复合弹性模量,并不像金属材料那样是一个常数,而是随压力增大而逐渐增大。结合"三峡推力轴承方案"中EMP瓦推力轴承数据,从理论上计算了EMP瓦压缩弹性模量的变化对推力轴承润滑性能的影响,从而对EMP瓦压缩弹性模量允许的变化范围有所了解。计算结果表明:压缩弹性模量的变化对最小油膜厚度、最高油膜温度和最大压力有一定的影响,而对功耗影响不大。

流体润滑滑动轴承技术的研究动态

本文首先就流体润滑理论,流体润滑滑动轴承总的研究动向和主要研究方向作了简要的评述,接着分别就流体润滑滑动轴承中流体膜的流态、轴承的结构型式、轴承性能研究和设计(包括边界条件、方程求解、性能计算、轴承设计、性能试验研究等)和轴承研究工作的拓展4个方面的研究动向提出了看法,并以我所进行的有关研究工作为例,作为一个侧面来予以说明。

弹性支承滑动轴承系统的上稳定性理论及应用

建立了考虑支承阻尼和转子外阻尼的弹性支承滑动轴承系统模型，通过对该模型的油膜稳定性计算，确立了第１和第２稳定性界限并划分了稳定区，从而进一步证实了上稳定区的存在．同时提出了可以通过保证上稳定区工作条件来解决滑动轴承油膜失稳问题，并通过实例验证了该方法的有效性．