液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析

采用有了差分数值计算方法,求解螺旋槽液体润滑的雷诺方程,获得了液体润滑螺旋槽机械密封端面的液膜二维压力分布,并计算了分析操作参数和结构参数对密封端面开启力和液膜刚度的影响。     

半球型动压气体轴承陀螺电机设计及性能测试

针对高精度三浮陀螺用半球型动压气体轴承陀螺电机的启停寿命问题,对半球型动压气体轴承的设计理论以及保证轴承在电机工况下能可靠启停的一些关键技术进行研究.其中轴承间隙和螺旋槽结构参数是影响轴承可靠启停以及其力学性能的关键因素,将螺旋槽结构参数作为变量,通过改变变量参数来分析轴承力学指标的变化趋势,得出螺旋槽各关键参数与轴承刚度的关系曲线;通过有限元法仿真分析并校核了电机在工况下轴承的稳定性,证明了轴承间隙参数设计合理.在此基础上研制了半球型动压气体轴承陀螺电机样机,并进行专项的电机启停寿命试验,启停次数满足陀螺不少于3 000次指标要求,满足高精度三浮陀螺的使用要求.     

液体圆锥滑动轴承性能分析中的有限元法

本文对求解圆锥滑动轴承润滑问题的有限元方法进行了讨论，针对以极坐标形式出现的雷诺方程，给出了相应的极坐标形式的有限元计算公式，其目的是为了减少计算过程中的反复的坐标变换，以提高运算速度及计算精度，同时将这种方法用于求解圆锥动静压螺旋槽轴承的润滑问题．对其进行了实际验证，并取得令人满意的结果．     

平箔片厚度轴向变化的新型箔片轴承性能

为提高箔片轴承性能,提出一种新型的平箔片厚度轴向变化的波箔型箔片轴承.该新型箔片轴承的平箔片在轴承中间区域有一周向贯通的宽槽,凹槽深度在微米量级.考虑平箔片厚度的轴向变化,采用二维厚板有限元模型计算平箔片刚度.基于有限差分法和Newton-Raphson迭代法耦合求解压力控制方程及箔片变形方程,获得新型箔片轴承的气膜压力分布及承载力;基于小扰动法,计算轴承动力学特性系数.仿真研究平箔片宽槽深度对新型箔片轴承性能的影响.结果表明:与传统箔片轴承相比,平箔片厚度轴向变化的新型箔片轴承可有效减少润滑气体端泄,增大流体动压效果,提高轴承承载力并改善动力学特性;随着平箔片宽槽深度的增大,新型箔片轴承的承载力及主刚度进一步增大;平箔片宽槽深度为8μm的新型箔片轴承,其承载力和主刚度分别增大约11.8%、12.1%.     

深腔圆锥动静压混合轴承润滑特性

为了更加准确探求深腔圆锥动静压轴承润滑特性,考虑润滑油膜紊流、热效应及轴向速度等因素,推导极坐标系下的广义雷诺方程、能量控制方程及其相关表达式,采用有限差分法对方程进行离散,利用帕坦卡正系数法则对离散化方程系数及常数项进行处理,数值分析油膜的三维压力场和温度场,试验研究静压浮起和动压润滑特性.结果表明:帕坦卡正系数法则可以有效地解决诸如油腔边缘存在"逆流"等因素而导致温度场不易收敛问题,在高速大偏心率情况下,油膜温升较高,应考虑温度对轴承性能的影响.流量与供油压力成正比关系,而与转速基本无关.随着转速增加动压效应增强,轻载时轴承在小偏心率下工作.深腔圆锥动静压轴承具有良好的静压浮起和动压润滑特性,理论计算值与试验结果一致,证明理论的正确性,为下一步转子动力学的理论分析打下基础.     

沟槽型表面织构分布形式对机械密封特性的影响

建立沟槽型表面织构端面气体密封理论模型,利用有限差分法求解流体动压润滑方程获得无量纲压力分布,并考察不同分布形式沟槽宽度和深度对气膜开启力、摩擦扭矩和刚度等密封特性的影响。结果表明:随着槽宽或槽深的增大,气膜开启力和刚度呈先增大后减小趋势,而摩擦扭矩则保持减小趋势;沟槽沿半径方向分布时具有最佳的综合性能。     

一种新型动压滑动轴承的特性研究

对一种新型动压滑动轴承——螺旋三油楔动压轴承作了探讨。采用有限无法求解雷诺方程,对这种轴承的静、动特性进行了分析计算.结果表明:把油楔加工成螺旋形,不仅有利于将润滑油导入整个润滑表面,而且能明显影响轴承的各项性能,特别是轴承的温升和动力特性有明显的改善,是一种理想的高速轴承。本文对合理螺旋角的大小也作了讨论。     

圆锥滚子摩擦副的润滑分析(Ⅰ)刚性等粘度润滑区

针对圆锥滚子滚动轴承,建立了其流体动力润滑模型,并进行了完全数值解分析,得到了流体动压力分布与油膜形状;研究了刚性等粘度的润滑区的最小油膜厚度与压力分布随卷吸速度、载荷、滚子长度与卷吸角的变化规律.结果表明,有限长圆锥滚子的润滑问题与无限长线接触、椭圆接触的问题有很大不同.研究结果可以用于指导高速轻载圆锥滚子轴承的设计.     

流体动压轴承Reynolds方程的求解及其承载能力的计算

本文采用有限差分方法将Reynolds方程离散化,应用超松弛迭代求解轴承的压力分布,并阐述了计算流体动压轴承静特性的过程和应该注意的问题,以包角180°的轴承为例,分析了各种因素对轴承承载能力的影响。     

分形粗糙面的主轴承弹流脂润滑分析

为探究弹性流体动压润滑(弹流润滑)状态下RV减速器主轴承接触表面之间的润滑特性,基于润滑脂的非牛顿特性以及粗糙表面分形理论,提出一种主轴承的点接触弹流脂润滑数值模型。首先,对该模型进行数值求解,得到脂膜压力、脂膜厚度的分布规律;然后,将其分别与其他点接触弹流润滑模型的数值结果和实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性;最后,分析了主轴承表面光滑和粗糙状态下流变指数、分形维数、卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对润滑性能的影响。结果表明:润滑脂的非牛顿性越明显,脂膜厚度越小且颈缩现象愈加不明显,接触区附近脂膜压力越符合赫兹压力分布,二次压力峰逐渐消失;考虑主轴承分形粗糙表面的弹流润滑特征更切合实际,增大分形维数,接触区真实接触面积增大,有利于降低脂膜压力,增加脂膜厚度;卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对脂膜厚度分布的影响显著,对脂膜压力分布的影响较小;脂膜厚度以及最小膜厚越大,主轴承接触区脂膜不易破坏且越容易形成动压润滑。     

螺旋槽干气密封特性有限元分析

从可压缩气体的基本方程出发,对螺旋槽干气密封特性进行了有限元分析,推导了相应的离散方程,得到螺旋线槽气体密封端面间隙内气膜的压力分布,并把计算结果和文献中的实验值进行比较,验证了计算结果的正确性,对螺旋槽密封参数的进一步研究具有重要的指导意义.     

空气静压止推轴承性能的数值分析

采用有限差分法，对柱坐标系下带均压槽的圆形空气静压止推轴承的压力场进行了二维数值仿真，并根据流量平衡原理，计算出给定气膜间隙下的出口压力值、承载力和流量值。最终得到空气静压止推轴承的性能曲线。结果表明，计算结果与实验结果有较高的一致性。     

螺旋槽干气密封润滑气膜摩擦系数的规律探寻

高参数工况下的气膜摩擦力对干气密封性能的影响不可忽视。基于密封系统和动静环的结构特点,建立了润滑气膜计算域模型,使用ICEM划分网格,采用Fluent软件数值模拟获得气膜压力分布和速度分布,最后通过牛顿内摩擦定律计算得到润滑气膜摩擦系数。结果表明,槽型参数不变,润滑气膜摩擦系数随转速的增大而增大,随介质压力及平均气膜厚度的增大而减小;工况参数不变,气膜摩擦系数随根径的增大而增大,随槽数及槽深的增大而减小,且在75°~76°螺旋角范围内较为稳定。     

螺旋槽干气密封性能及结构优化研究

建立螺旋角槽的数学模型,利用Fluent分别研究了不同的槽数、转速、入口压力、槽深、气膜厚度对密封性能的影响规律.通过分析对比密封性能参数如静压、开启力、泄漏量等,得出了单螺旋角槽性能最佳的几何结构参数.针对单螺旋角槽存在的问题,提出了一种双螺旋角槽干气密封结构,且计算结果表明:双螺旋角槽可使气动分离效果更明显,当吸力...     

Static characteristics of new type externally pressurized spherical air bearings

In order to provide some theoretical guideline for the structure design of the new type externally pressurized spherical air bearings,the static characteristics and the factors affecting the static characteristics of the air bearings were analyzed.A finite volume method was adopted to discretize the three-dimensional steady-state compressible Navier-Stokes equations,and a modified SIMPLE algorithm for compressible fluid was applied to solve the discretized governing equations.The pressure field and velocity...     

Optimization design of main parameters for double spiral grooves face seal

The optimization design of the parameters, such as the groove depth, groove number, ratio of the groove width to the land width, and spiral angle of a new kind of double spiral grooves face seal, which works under the condition of high velocity, high sealing pressure and ultra-low temperature, is presented under the assump-tion of fixed closure force by finite element analysis method. The results show that the stiffness of the maximum film can be obtained when the ratio of the groove width to the land width is 0.5 and the spiral angle is about 75 degrees, when the influence of the groove number on the sealing performance is not obvious.     

Effects of groove on behavior of flow between hydro-viscous drive plates

The flow between a grooved and a flat plate was presented to investigate the effects of groove on the behavior of hydro-viscous drive. The flow was solved by using computational fluid dynamics (CFD) code, Fluent. Parameters related to the flow, such as velocity, pressure, temperature, axial force and viscous torque, are obtained. The results show that pressure at the upstream notch is negative, pressure at the downstream notch is positive and pressure along the film thickness is almost the same. Dynamic pressure peak decreases as groove depth or groove number increases, but increases as output rotary speed increases. Consequently, the groove depth is suggested to be around 0.4 mm. Both the groove itself and groove parameters (i.e. groove depth, groove number) have little effect on the flow temperature. Circumferential pressure gradient induced by the groove weakens the viscous torque on the grooved plate (driven plate) greatly. It has little change as the groove depth increases. However, it decreases dramatically as the groove number increases. The experiment results show that the trend of experimental temperature and pressure are the same with numerical results. And the output rotary speed also has relationship with input flow rate and flow temperature.     

干气密封的流动数值模拟

在探讨干气密封工作原理的基础上提出了利用流动数值模拟进行干气密封端面设计的一种新方法，即选用三维的纳维一斯托克斯方程作为控制方程，用改进的压力偶联方程组半隐式方法(SIMPLER算法)对方程组进行离散，对干气密封摩擦副之间的气体流动进行了数值模拟。利用该方法不仅求得了计算域内的压力分布，而且还求得了速度分布。计算结果表明，干气密封的开槽区域的密封堰对气体产生泵送作用，增大了密封槽内气体的压力，大大增强了干气密封的开启效应，而密封坝对气体流动起到节制作用。对计算结果进行分析，求得了干气密封的工作点和泄漏量，计算泄漏量与实测值很吻合，相对误差不超过10％，与常用的二维计算方法相比，可得到更为精确的结果，为进行干气密封端面二维、三维沟槽结构的优化设计提供了正确、可靠的理论依据。     

物质描述的大变形固结理论及有限元法

本文用物质描述方法，给出了饱和土大变形固结控制方程的矩阵形式。在此基础上，建立了基于初始构形的大变形固结增量有限元法，并对非线性的增量有限元固结方程的求解进行讨论，引入了自修正迭代算法。