扰动情况下双油槽圆形轴瓦滑动轴承性能分析

采用FLUENT软件及其提供的气穴模型,计算了双油槽圆形轴瓦滑动轴承的油膜压力分布及气穴存在区域大小和位置,并同其他边界条件进行了对比;讨论了进油压力对轴承的流场和承载能力的影响;利用自行改进的动网格技术对轴颈扰动速度对流场和油膜力的影响进行了非稳态计算。计算结果表明,进油压力对油膜力的影响较大,油膜压力受轴颈扰动速度的影响很大,油膜力与轴颈扰动速度明显呈非线性关系,利用改进的动网格技术可以很好地对轴承的动特性进行分析。论文为今后大扰动条件下转子-轴承系统的非线性动特性分析打下了基础,为滑动轴承的设计提供了一种理论参考依据     

油量与倾斜角度对挤压油膜噪声的影响研究

针对汽车发动机主轴承油膜产生的类似机械打字声的无规律噪声,搭建平行板挤压油膜噪声试验机来模拟发动机主轴承动载挤压效应产生的油膜噪声,在实现声音、位移、振动、拉压力信号与高速CCD拍摄图像同步采集的基础上,对油膜出现的无规律异常噪声进行试验研究,通过系列油膜空穴图像观察对比并结合各测量信号的时序分析,发现当空穴的破裂侧壁与外界大气连通时会产生无规律异常噪声,据此探讨油量和平行板间倾斜角的变化对该异常噪声的影响,试验结果表明当油量与倾斜角度增加时,油膜噪声更易产生。     

曲轴三维耦合振动特性与非线性参数的影响研究

针对高功率密度柴油机曲轴扭转、弯曲和轴向振动加剧的现象,综合考虑曲轴与轴承座的弹性变形、流体动力润滑的影响,建立12V150柴油机曲轴振动计算模型,分析曲轴主轴颈的动态响应及其耦合关系,并设计正交试验研究飞轮转动惯量、主轴承半径间隙、平衡率、主轴承宽度和供油压力对三维振动的影响次序,提出改进方案。结果表明:曲轴三维振动之间存在较强的耦合作用,各主轴颈之间也存在明显的相关关系;飞轮转动惯量和主轴承半径间隙对各个方向的振动均占有较大权重,主轴承宽度、平衡率有不同程度的影响,供油压力的影响较小。该结果对柴油机强化过程中曲轴各轴段可能发生的三维耦合振动现象的预测和整体的减振设计有实际意义。     

基于超磁致伸缩驱动器的油膜轴承-转子系统的稳定性研究

以超磁致伸缩驱动器(GMA)油膜轴承-柔性转子系统为研究对象,计入轴承质量和转子刚度建立了包括GMA磁滞伸缩力模型在内的动力学方程,利用Routh-Hurwitz准则,推导了GMA油膜轴承所支承的单质量弹性对称转子系统的稳定性判据。考察了驱动GMA的反馈电流的相位角和电流大小、转子刚度、转子质量和轴承质量对系统失稳转速的影响。结果表明,反馈电流的相位角对系统失稳转速影响很大,存在一个最佳值,使系统的失稳转速最高,系统稳定性最佳,并随着反馈驱动电流和转子刚度的增大,失稳转速明显增大;随着转子质量的增加,系统的失稳转速也是增加的,而轴承的质量对系统的失稳转速影响不大。计算结果在GMA油膜轴承-转子系统整体建模方面有一定的意义。     

燃气轮机转子-轴承系统的油膜涡动分析

建立了小平衡双盘转子-油膜轴承系统模型来分析某型燃气轮机转子-轴承系统的整体动力学特性,根据实际燃气轮发电机组的运行参数和结构特征,选取合理的参数,采用数值方法分析了在平稳升速过程中系统涡动的扩展过程,表明涡动的发展可分为三个阶段:(1)稳定的惯性同步涡动阶段;(2)油膜涡动的积累阶段,即振动能量由惯性涡动向半速油膜涡动迁移;(3)油膜振荡锁频阶段.分析了不平衡量对系统幅频特性和涡动扩展过程的影响,揭示了油膜振荡的跳跃特性.分析结果在多个实验研究文献中得到证实,表明所建立的模型可以用来分析燃气轮机转子系统的整体动力学特性.     

热效应对径向浮环轴承最小油膜厚度及稳定性影响研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,采用有限元法和有限差分法联立求解Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,得到内外层油膜的压力分布、温度分布和黏度分布,对油膜压力积分得到轴承的刚度系数和阻尼系数。针对轴颈、浮环建立统一的动力学方程,结合能量方程和Routh-Hurwitz准则推导出单质量刚性对称浮环轴承-转子系统的热失稳判据,分析了油膜热效应对内外膜最小油膜厚度与失稳转速的影响。结果表明:内外膜油腔呈现多个的温度峰值,两端面温度高于油腔中央温度;内外膜最小油膜厚度和系统失稳转速随着进油温度的升高而减小;高速工况下,油膜温升是导致浮环轴承发生油膜破裂和失稳现象的重要因素,计算时需计入油膜热效应对轴承性能的影响。     

径向浮环动静压轴承稳定性研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,针对轴颈和浮环建立了统一的动力学方程,用Routh-Hurwitz准则推导了径向浮环轴承的稳定性判据。用有限元法计算了某结构高速径向浮环动静压轴承的刚度系数和阻尼系数,在此基础上得到了不同偏心率下的失稳转速。由计算结果可以看出,浮环轴承具有极佳的稳定性,且随着偏心率的增加,失稳转速迅速提高。文章在高速浮环轴承稳定性整体建模和分析方面有较大的参考意义。     

考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究

【摘要】：针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明：研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。     

考虑发动机基础激励的涡轮增压器转子动力学研究

考虑发动机的基础激励和非线性油膜力,建立了涡轮增压器转子-轴承系统的动力学模型,研究了涡轮增压器转子在偏心质量作用下的非线性动力学行为.用数值计算方法对系统的动态响应进行了仿真计算,研究了转子随转速变化的分叉规律以及基础激励对转子非线性动力学行为的影响.结果表明,基础激励会通过非线性油膜力显著地影响转子的动力学行为,且基础激励会降低转子开始发生油膜涡动的转速,但基础激励对转子动力学的影响主要体现在转子转速较低的阶段.     

CrC复合镀层钢球对轴承振动性能的影响

应用非平衡磁控溅射技术在6204轴承钢球表面制备出CrC复合镀层,对CrC镀层钢球轴承和无镀层钢球轴承的振动性能进行试验及对比分析。结果表明,CrC镀层钢球轴承明显降低了轴承的振动值,特别是在高速、高载荷工况情况下减振效果尤为显著;提高了轴承振动的平稳性能。     

大型水轮机组推力轴承油膜厚度在线监测研究

油膜厚度是反映推力轴承运行状态的重要参数,对油膜厚度进行实时在线监测有助于实现推力轴承的稳定运行。以某大型水轮机组推力轴承为例,结合其润滑流体的雷诺方程和油膜厚度方程,利用有限差分法分析了不同载荷和不同转速下推力轴承油膜厚度和压力分布的变化规律,并设计了一种油膜厚度实时在线监测方法。理论分析结果表明,当转速一定时,推力轴承油膜厚度先随着载荷的增大而增大,达到峰值后,随着载荷的增大而减小;当载荷一定时,油膜厚度随着转速的增大而增大。理论分析结果与该水轮机组推力轴承油膜厚度的在线监测数据完全吻合,验证了提出的油膜厚度在线监测方法的可靠性,为推力轴承运行状态的诊断提供了科学依据。     

Analysis of lubricity and cavitation problem of oil and refrigerant mixture for hermetic compressors

The study is based on the results of experimental and theoretical research, the aim of which was to reveal the potential for the decrease of friction losses in the refrigerator's compressors. Lower viscosity oils as well as decreasing crankshaft diameters should lower the said losses. However, these measures can cause an adverse effect, if hydrodynamic lubrication regime transforms into boundary one, and the bearing eccentricity ratio reaches unity. The main objective of the study is to explain why the almost ideal surfaces of shaft and bush do wear when the carrying capacity of lubricating film theoretically exceeds real loads at eccentricity ratio 0.9 or even less. This disagreement, which also is presented in the study, can be explained by cavitation only partially. This study makes an assumption that the boundary value, i.e. oil film height, at which cavitation is starting, depends on a minimum height of the lubricating oil film, i.e. minimum clearance between shaft and bush.     

滑动轴承动态油膜压力的实时测量方法研究

针对滑动轴承的动态油膜压力的实时直接测量,设计一种滑动轴承动态油膜压力实时测量系统。分析聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜传感器的工作原理,实验测定了传感器的性能特点,并设计相应的信号调理方法和信号显示软件编制。通过将PVDF压电薄膜传感器安装于Bently转子实验台的滑动轴承中,实时测量转子作用在轴承上的动态压力,讨论分析了动态压力信号。实验表明,PVDF压电薄膜具有较好的灵敏度、稳定性及重复性,能够有效地获得动态油膜压力信号,可应用于滑动轴承动态油膜压力的实时测量。     

静压支承摩擦副变形流热力耦合求解与实验

摩擦副变形对静压支承摩擦学性能有显著影响,不均匀变形会引起润滑油膜破裂和干摩擦,严重时导致静压支承摩擦失效。针对环形缝隙节流静压支承,运用计算流体动力学、弹性理论和有限元法对静压支承摩擦副变形进行流热力耦合求解,得到了旋转速度和工作台自重对支承摩擦副变形的影响规律和摩擦失效机理。并进行了实验验证,数值模拟结果和实验值吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性。研究结果表明:随着旋转工作台转速增加,间隙油膜温度升高,热变形增大。工作台自重产生摩擦副的弹性变形对热变形有均匀化作用,但其挤压效应会加大热变形,造成工作台和底座的变形为内边靠近外部开口的喇叭状。工况继续恶劣,润滑油黏度急剧下降,局部油膜迅速变薄,出现干摩擦润滑,导致静压支承摩擦失效。     

计入应力偶效应和空化效应的滑动轴承热流体动力润滑数值研究

基于应力偶理论和Elrod空化算法建立了滑动轴承热流体动力润滑数学模型，数值求解了应力偶流体的Reynolds方程、油膜能量方程及轴瓦热传导方程，考察了应力偶效应对滑动轴承热流体动力润滑性能产生的影响。结果表明：应力偶流体明显地提高了油膜压力，降低了轴承摩擦系数，同时也使端泄流量和轴承的温度场有所改变。     

基于FLUENT的高压高速螺旋转子泵内部流场分析

目的分析高压高速螺旋转子泵运行过程中的内部流场行为,为高压高速螺旋转子泵的结构优化提供理论依据。方法利用Solid Works建立高压高速螺旋转子泵三维模型,使用FLUENT仿真其在高压高速运行条件下的内部流场,得到压强云图,对比有、无气穴时转速对油膜最大压强和最大负压影响。结果气穴对高压区的啮合压强基本没有影响。齿轮啮合处压强最大值、齿轮啮合处负压最大值及空气在液压油中的占有率随转速的增加而增大,当转速为12 000 r/min时,空气占有率高达12.81%,啮合处的压强可高达37.5 MPa,是出油口压强的1.5倍。结论气穴阻止了部分齿顶间隙的泄漏,对转子稳定性的提高有积极意义。最大压强出现在螺旋转子泵转子的啮合处,这使转子产生了剧烈振动,降低了螺旋转子泵的稳定性。     

Rupture and Instability of Soft Films due to Moisture Vaporization in Microelectronic Devices

In this paper, a damage mechanics-based continuum theory is developed for the coupled analysis of moisture vaporization, moisture absorption and desorption, heat conduction, and mechanical stress for a reflow process in microelectronic devices. The extremely compliant film has been used in wafer level lamination process. Such a soft film experiences cohesive rupture subjected to moisture absorption during reflow. The numerical simulation results have demonstrated that vapor pressure due to moisture vaporization is the dominant driving force for the failures. The correlation between the vapor pressure evolution and the film rupture observed from the experiments have been established through two case studies. The results are in excellent agreement with experimental observations. Further, to understand the mechanism of soft film rupture, the instability theory for rubbery material undergoing large deformation is introduced. Neo-Hookean, Mooney–Rivlin, and Ogden’s models are used to derive the analytical solutions. For any thickness of the spherical void with neo-Hookean materials, maximum vapor pressure is up to 2.5 times of shear modulus. The instability of the void with Mooney-Rivlin material depends on material property, coefficient of asymmetry, and thickness of the wall. In either case, it has been found that the hoop stress always increases monotonically even though the vapor pressure starts to fall below the cavitation pressure, and eventually this leads to the void to collapse. However, if the vapor pressure falls at a greater rate, the collapse may not occur.     

汇流传动齿轮-转子-轴承系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、传动误差和时变啮合刚度等非线性因素,并同时考虑滑动轴承非线性油膜力和齿轮啮合力的耦合影响,建立了汇流传动齿轮-转子-轴承系统的动力学模型。从转速方面出发,研究了齿轮系统的非线性动态响应,分析了齿轮啮合力和非线性油膜力之间的耦合作用,判断了转速变化下的油膜稳定性。结果表明：随着转速变化,系统表现出周期一运动、周期二运动、拟周期运动,混沌等丰富的动力学特性,并发现了拟周期分岔通向混沌的道路;随着转速升高,非线性啮合力和非线性油膜力先后对系统振动起到主要作用;油膜振动通过半频涡动失去了稳定性。