柔性支承结构对可倾瓦轴承稳定性的影响

为了进一步提高可倾瓦轴承支承转子系统的稳定性，提出由弹簧支承的柔性可倾瓦轴承结构。设计制造单层弹簧和双层弹簧支承的2种柔性可倾瓦轴承试样，在转子-轴承实验台上开展稳定性实验研究。实验结果表明：由弹簧支承的柔性可倾瓦轴承综合支承刚度小于普通可倾瓦轴承的支承刚度，新型柔性可倾瓦轴承具有降低转子临界转速的作用；相比于普通可倾瓦轴承，柔性支承可倾瓦轴承明显降低轴频振幅，能够有效提高转子-轴承系统的运行稳定性，且双层弹簧支承的可倾瓦轴承稳定性提高更为显著。     

固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性

针对固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性进行了研究。将拉杆转子轮盘间的接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子模型。基于固定瓦-可倾瓦气体轴承的边界条件,运用微分变化法求解了Reynolds方程,得到了在单瓦坐标系下的气膜力,采用坐标变换和组装计算最终得到固定瓦-可倾瓦气体轴承的气膜力。在计算时对比了圆柱形气体轴承和固定瓦-可倾瓦气体轴承的稳定性、拉杆转子和整体转子的稳定性。最后,以转轴刚度为控制参数,运用改进的Newmark法研究了拉杆转子的动力学特性,同时也研究了固定瓦-可倾瓦气体轴承预负荷和支点比对转子系统运动行为的影响。     

透平膨胀机组动静压向心浮环轴承静动态性能及稳定性研究

提出一种新型结构的动静压轴承——径向推力联合浮环动静压轴承,将径向浮环和推力浮环做成一体。给出该轴承径向部分的内、外油膜Reynolds方程和边界条件,进行了静、动特性计算和稳定性分析。与同等工况下高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承进行比较,该联合浮环动静压轴承具有摩擦功耗低和较高的旋转稳定性等特点。计算结果表明,这种轴承摩擦功耗降低约20%,失稳转速为125685r/min,可以取代五瓦可倾瓦轴承。     

可倾瓦轴承预负荷对转子稳定性的影响

本文以提高转子系统稳定性为主要目标,结合实际的工业离心压缩机,研究轴承预负荷对对数衰减率、瓦温、功率损耗以及润滑油量的影响。并在此基础上,根据不同瓦块的受载分布,研究混合型预负荷的可倾瓦轴承,结果表明:混合型预负荷轴承具有低预负荷的稳定性特性,也兼有高预负荷支撑能力强的特性,并且还具有更低的瓦温和功率损耗。     

大型汽轮发电机组轴系稳定性研究

本文建立了大型汽轮发电机组轴系稳定性的基本方程,轴承类型可以全部是固定瓦或可倾瓦轴承,也可以是固定瓦和可倾瓦轴承的组合。对某国产300W汽轮发电机组的稳定性进行了数值计算,提出了轴系集中质量合理划分的原则。用本文提出的方法和J. W. Lund法研究了一台以可倾瓦轴承为支承的离心压缩机组的稳定性,结果表明后者与实际情况相差较大。     

可倾瓦阻尼轴承的开发和应用

为了提高压缩机转子稳定性,降低转子振动和缓解气体激振等情况的发生,在可倾瓦轴承的基础上,研究开发了可倾瓦阻尼轴承;建立了阻尼器的流固耦合力学模型,计算出瓦块支点的刚度、阻尼系数,进而得到可倾瓦阻尼轴承的总刚度和总阻尼系数,并分析转子稳定性,最后通过在产品中的实际应用,验证了可倾瓦阻尼轴承的特性,为可倾瓦阻尼轴承的设计、产品稳定性的提高提供了理论支持与实践经验。     

大型透平压缩机组可倾瓦轴承的检修技术

随着大型透平式压缩机组日益向高速度、大功率方向发展,具有使用寿命长、传动精度高、承受载荷均匀和高稳定性的可倾瓦轴承应用越来越广泛。但是由于轴承装配精度高、维护难度大、技术要求高等原因限制了其稳定、高效、长周期运行,给企业生产造成了一定影响。针对可倾瓦轴承出现的问题及如何展开检修工作,进行详细的分析与探讨,对使用这类轴承的机组具有实际的指导意义。     

三油楔固定瓦滑动轴承空间安装方位对其性能影响的研究

以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,采用数值模拟方法,深入探讨了轴瓦空间安装位置（轴承安装角）对三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性的影响,得出了三油楔固定瓦滑动轴承静动特性和稳定性随轴承安装角变化而变化的一系列规律性曲线,并进行了理论分析。     

滑动轴承对大功率高速泵转子动力性能的影响

为解决大功率高速泵振动大、大流量工况下转子易失稳的问题,本文对高速泵轴承及转子系统建模,分析三油槽圆轴承、四瓦可倾瓦轴承对转子动力性能的影响,计算结果表明可倾瓦轴承支承下的临界转速能够与工作转速有更大的避开率且能提高系统的稳定性。试验对比了此两型轴承支承下的转子动力特性,可倾瓦轴承支承下转子的振动峰峰值显著降低,在设计极限功率对应的流量下仍能稳定工作。可倾瓦轴承的应用优化了转子的动力性能,解决了实际工程问题。     

螺旋面扇形瓦推力轴承势动力润滑性能分析

提出了一种适用于推力轴承的新型瓦－螺旋面扇形瓦,并对其热动力润滑性能进行了分析。螺旋面瓦与平面瓦比较,因此本身具有一定的斜度而具有许多特点,如油膜厚度大,承载能力大,剪切速率低,粘性耗散小,温升较小,功耗少而且制造加工容易等,因此可以很好地取代平面扇形瓦。     

透平膨胀机组动静压径向推力联合浮环轴承推力部分静动态性能研究

给出了动静压径向推力联合浮环轴承推力部分内、外层油膜Reynolds方程和边界条件,通过有限元计算得到了不同间隙和转速下内、外层油膜的压力分布和静、动态特性参数。采用深腔作为节流腔,分析计算了该内置扁毛细管节流的相当节流比。该推力浮环轴承与透平膨胀机组原来使用的五瓦可倾瓦轴承相比,稳定工作时摩擦功耗降低约26%。     

计入气穴影响的径推联合动静压浮环轴承稳定性研究

研究了计入气穴影响的径推联合动静压浮环轴承的动态性能和稳定性.给出了控制径推联合浮环动静压轴承内、外膜的气油两相流变密度、变黏度无量纲动态Reynolds方程及压力边界条件和深腔流量平衡方程;用有限元法对不同转速、不同偏心率下含气率为0和0.1的内外油膜进行了有限元计算,得到各部分的刚度系数和阻尼系数;计算了该径推浮环轴承的稳定性参数.结果表明:气穴使得径向、推力内外层油膜的刚度系数和阻尼系数均有所下降,随着偏心率的增大及转速的提高,气穴的影响程度减小;气穴使得轴承的无量纲临界转子质量降低,因此在供油压力急剧变化时必须考虑气穴的影响.     

气穴现象对动静压浮环径向轴承压力场的影响研究

由Navier-Stokes方程得出计入惯性项的变密度、变粘度的深浅腔动静压浮环径向轴承的内、外油膜无量纲非定常Reynolds方程,给出深腔压力边界条件和流量边界条件,对不同偏心率下不同含气率的内、外油膜压力场进行了分析。计算表明,深腔气穴使动静压浮环径向轴承的内、外油膜的压力峰值下降,在小偏心率下影响较为明显,对内油膜压力峰值的影响大于外油膜。     

浮环弹性变形对浮环动静压轴承润滑特性的影响

浮环轴承在高速工况下运行时,浮环表面在油膜压力作用下会发生弹性变形,影响轴承润滑性能。针对带有深浅腔的浮环动静压轴承,采用有限元法和有限差分法耦合求解油膜Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,采用变形矩阵法求解弹性变形方程,计算浮环弹性变形分布;在浮环平衡的基础上,分析浮环变形对环速比、油膜承载力、端泄流量等润滑特性参数的影响。结果表明：浮环弹性变形分布与油膜压力分布呈现一致性,转速越高,偏心越大,变形越明显;考虑浮环弹性变形,浮环达到平衡状态时,内膜偏心率增加,环速比减小,轴承承载力与摩擦力矩均有所增加;由于浮环变形对内、外膜间隙及流动液阻的不同影响,使得内膜端泄流量增加,外膜端泄流量减少。     

透平膨胀机组动静压浮环轴承性能研究

首次提出了一种新型结构的动静压轴承——推力 -径向联合浮环动静压轴承 ,并对该轴承进行了系统的理论分析与实验研究。结果表明该轴承兼备动压、静压及浮环轴承的优点 ,具有优良的工作性能 ,完全可以取代目前高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承     

圆柱浮环液体动静压轴承止推环性能的有限元分析

本文对圆柱浮环液体动静压轴承的止推环静动态特性进行了有限元分析。提出了保证浮环正常工作的平衡条件,并据此给出了浮环轴承的设计准则;在有限元分析中求解了该轴承内、外膜压力场;用小扰动法分析了动态雷诺方程,得到内外膜的刚度系数和阻尼系数;在求得浮环静压、动压平衡的基础上,得到了该轴承的静、动态特性及稳定性参数。     

热效应影响下浮环轴承润滑静特性研究

建立计入热效应的浮环轴承流体动压润滑模型,利用数值差分法联立求解雷诺方程,进而求解浮环轴承端泄流量;通过与实验数据的对比,验证所建模型的正确性;考虑浮环受热膨胀变形的影响,研究供油温度对摩擦功耗、温升、浮动环转速、端泄流量等浮环轴承润滑静特性参数的影响。结果表明:提高润滑油供油温度会明显提升浮动环旋转速度,增大轴承内间隙的供油量,减小内外油膜摩擦功耗和端泄温升;端泄温升随轴颈转速的升高而增大,温升随轴颈转速变化的幅度在采用较低温度的润滑油时表现得更为剧烈。     

油孔数量对浮环轴承润滑特性的影响

不同油孔数量会改变浮环轴承油膜润滑特性,从而影响转子的振动特性及稳定性。基于流动连续性方程与轴承润滑理论,推导浮环轴承油膜控制方程,揭示油孔数量与浮环轴承润滑特性之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器浮环轴承为例,构建浮环轴承有限元模型,基于计算流体力学方法分析油膜润滑特性,研究不同油孔数量对浮环轴承最大压力、油膜承载力及动力学特性系数的影响。结果表明：浮环油孔数量从2增长到8,内外油膜最大压力、外油膜承载力及油膜动力学特性系数下降,内油膜承载力上升;内油膜承载力在油孔数量为2时随着转速的上升而逐渐下降,在油孔数量为4时无明显变化,在油孔数量为6、8时随着转速的上升而上升;随着转速的上升,油孔对承载力的影响逐渐上升,而对最大压力及动力学特性系数的影响逐渐减小。     

浮环轴承轴颈与浮环同步进动之油膜特性研究

以直接积分方法研究了同步进动状态下浮环轴承系统中轴承的内、外层油膜力特性。基于浮环轴承油膜压力场控制方程,推导了轴承内、外层油膜力的解析表达式,进而分析了平衡状态下轴颈几何中心的动态轨迹以及油膜力的变化规律。计算结果显示,轴颈与浮环同步进动时,轴颈、浮环与定子中心位置相对稳定,轴颈的直径、间隙和转速等因素对浮环轴承系统的油膜特性和稳定性有直接的影响。