圆形可倾瓦推力轴承性能的研究

圆形可倾瓦推力轴承性能的研究马希直（陕西工学院机械系７２３００３）王继志周世昌（哈尔滨电工学院）１引言流体动压推力轴承是依靠油膜在相对运动的表面间承载的一种部件。具有摩擦功耗少、承载能力大、运动平稳及使用寿命长等优点。在工业设备中经常应用的推力轴承...     

圆形可倾瓦推力轴承润滑的计算机仿真

针对大型设备中所应用的圆形可倾瓦推力轴承的润滑问题,采用计算机对圆形可倾瓦推力轴承的润滑性能进行了仿真,通过软件程序计算了单个圆形可倾瓦推力轴承瓦面的油膜形状分布情况、油膜压力分布规律及油膜温度分布规律、功率损耗大小、流量多少等参数。结果表明,通过该仿真程序可模拟出不同工况下圆形可倾瓦推力轴承润滑参数,进而提前实现对圆形可倾瓦推力轴承润滑特性的预测,为大型设备中所使用的圆形可倾瓦推力轴承的设计、润滑和实验提供基础数据。     

速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响研究

采用数值分析方法研究速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响,分析速度对最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度、功率损失和流量等参数的影响规律,得到了速度与扇形可倾瓦推力轴润滑参数的关系。结果表明:最小油膜厚度在一定的速度范围内随速度呈线性变化,且随着速度的增加而增加;最大油膜压力随速度的增大产生波动性变化,但最终逐渐稳定到某一具体值;随着速度的增加温度升高;瓦功耗和瓦流量随速度的增加基本上呈线性增加变化。     

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。     

线支承扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

建立了线支承扇形瓦推力轴承中油膜压力、油膜厚度、能量方程和粘温方程等的无量纲表达式，研究了各种刮瓦形式和支承线的倾斜度对推力轴承的油有膜厚度分布和温度分布的影响，研究表明，对于可倾瓦来说，各种刮瓦形式并不能有效降低润滑油的温升，不会明显改善推力轴承的润滑性能；推力轴承在经过长期运行后，推力瓦块支承线因受压缩将会向内倾斜，瓦块外半径处沿圆周方向上的油膜厚度显著减小，从而使润滑油温升大大提高，明显降低了推力轴承的润滑性能。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性研究

在可倾瓦推力轴承系统中,利用薄膜压力和薄膜厚度的Taylor级数展开式,对瞬态雷诺方程进行了求解,求出了薄膜力和瓦块所受力矩的Taylor级数展开式,建立了镜板和可倾瓦自由振动时的微分方程及其特征方程,以出口处与入口处薄膜厚度的比值,外载荷、瓦块倾角、镜板速度和薄膜动力粘度等为变量,经判断霍尔维茨行列式的值大于零时,表明可倾瓦推力轴承系统具有稳定性。一旦瓦块的支点确定后,出口处入口处薄膜厚度的比值即可确定,而与其它参数无关。镜板和瓦块的运动微分方程可进行解耦合求解。     

斜螺旋面—平面组合扇形固定瓦推力轴承的性能

本文对斜螺旋面一平面扇形组合瓦推力轴承性能和润滑油离心效应进行了分析,取得反映离心力影响程度的无量纲数的判断值和瓦面斜面部位的周向与径向间隙比的最佳搭配关系,系统地给出了这类轴承的设计计算用线图和资料。图9表6参4     

推力可倾瓦轴承支点的优化设计

根据力矩平衡原理，给出了可倾瓦推力轴承最佳支点位置的优化设计方法，通过分析比较，表明支点的优化设计有助于提高轴承的使用性能。     

可倾瓦推力轴承的线性和非线性动特性研究

建立可倾瓦推力轴承中油膜对镜板的作用力和油膜作用下可倾瓦的力矩的准静态线性和非线性动力学模型,并且通过对油膜压力进行二阶泰勒级数展开推导出４０个油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦的力矩的线性和非线性刚度及阻尼系数,为以后进一步研究推力轴承的稳定性和动特性奠定了基础。     

水润滑扇形瓦推力轴承润滑性能的边界元分析

用边界元法分析水润滑扇形瓦推力轴承的润滑性能,将雷诺方程转化为类似泊松方程的形式,采用边界元法求解该方程,研制了一套C++计算程序,得到多组轴瓦参数下的水膜厚度、压力分布和相关润滑性能,可以显著降低代数方程组的阶数,从而减少计算所需时间,并可提高计算精度。研究表明瓦块张角和瓦块倾角对最小水膜厚度、最大水膜压力、摩擦功耗、压力中心位置和进水口流量有不同程度的影响,该研究将有助于合理的设计水润滑扇形瓦推力轴承的轴瓦参数。     

可倾瓦推力轴承中工况参数对动特性的影响

采用对油膜压力进行泰勒级数展开的方法，导出了油膜对镜板的作用力和油膜对可倾瓦的力矩的刚度阻尼系数。分析了工况参数如速度、载荷、油温等参数对这些动特性系数的影响。研究表明，如果工况参数使油膜厚度减小，则油膜对镜板的作用力和油膜对可倾瓦的力矩的刚度阻尼系数均会增大。     

弹性金属塑料瓦在大型水电机组推力轴承中的试验研究

本在推力轴承模拟试验台上测试了弹性金属塑料轴瓦(简称弹塑瓦)在不同工况条件下的性能。结果表明,在相同条件下,使用弹塑瓦的瓦温、油温以及拖动电功率等性能均优于巴氏瓦,而且弹塑瓦的承载能力明显高于巴氏瓦。本还分析比较了弹塑瓦在几个水电站推力轴承中的应用效果,证实了试验研究的结论,总结出应用弹塑瓦的一系列优点,为弹性金属塑料瓦在水轮机组中普及应用提供了宝贵的经验。     

大型推力轴承几何参数对润滑性能的影响

本文对排力轴承的瓦张角,瓦宽,瓦内径,载荷,转速,进油边温度对润滑性能的影响,进行了分析,提出了改进建议,对指导推力轴承设计具有重要的实际意义。     

多功能止推气体轴承试验台及微机动态测试系统

本文介绍了一套多功能止推气体轴承试验台及相应的微机动态测试系统,该试验台可以进行多种型式的动压止推气体轴承的性能试验。     

影响弹簧支承式推力轴承性能的几个因素

本文对弹簧支承式推力轴承进行了三维热弹流研究,发现变形量对轴承性能有很大影响,为此,着重分析了决定轴承变形和油膜形状分布的几个因素对轴承性能影响情况,研究表明,弹簧布置方式,轴瓦厚度和型面形状能严重改变轴承性能,在进行轴承设计时必须对上述因素进行了优化,并提出了一些优化建议。     

Measurements of Compressibility Effects in Stepped Thrust Gas Film Bearings

Hydrodynamic gas film bearings are used for supporting high-speed, lightly loaded rotating machinery. Stepped-type gas film bearings are often used for such machinery because of theïr simple structure, high stability and load carrying capacity. This paper describes the measurements of compressibility effects on the static and dynamic characteristics of stepped thrust gas film bearings. In the experiments, the minimum film thickness, friction torque on the bearing surface and stiffness and damping coefficients of gas films are measured for a range of rotational speed from 10,000 rpm to 20,000 rpm under a constant stator mass and a fixed step height. The measured data are compared with the theoretical results and the gas film compressibility effects on the static and dynamic characteristics of the bearings are discussed. The experimental results agree well with the predicted results based on the compressible lubrication theory.     

螺旋面扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

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,因其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。     

Thrust Bump Air Foil Bearings with Variable Axial Load: Theoretical Predictions and Experiments

Thrust air foil bearings are critical components in high-efficiency turbomachinery, such as two-stage compressors subjected to large and irregular axial forces. In this article, a model of thrust bump foil bearings that predicts deflection with variable axial load is developed assuming no tilting effect of the thrust collar. To predict the air clearance, deflection of the elastic foundation was used in the air film height equation. Combined Dirichlet and Neumann-type boundary conditions were used for static load performance predictions.

To verify the theoretical model, tests were performed with three different thrust air foil bearings with outer radii of 45, 50, and 55 mm. The rotating speed ranged from 10,000 to 25,000 rpm. From the test results, the model using nonlinear stiffness was in better agreement with the experimental results than the model using linear stiffness.