动静压浮环电主轴基本理论研究

针对电主轴传统滚动支撑磨损剧烈,加工精度不稳定,使用寿命短等问题,提出了采用动静压浮环支撑来提高主轴系统的抗振性、回转精度并降低生产成本,对提出的动静压浮环支撑进行了有限元计算,分析了部分静特性,并提出了试验研究方案,为进一步更全面地研究该主轴系统奠定了理论基础。     

动静压浮环电主轴基本理论研究

针对电主轴传统滚动支撑磨损剧烈,加工精度不稳定,使用寿命短等问题,提出了采用动静压浮环支撑来提高主轴系统的抗振性、回转精度并降低生产成本．对提出的动静压浮环支撑进行了有限元计算,分析了部分静特性,并提出了试验研究方案,为进一步更全面地研究该主轴系统奠定了理论基础．     

气体浮环轴承的动态分析

对动静压气体润滑浮环轴承的动态特性进行了理论分析，给出了动态系数的计算曲线，井且介绍了该类轴承的稳定性分析方法，证明其高速稳定性明显地优于其它类型的气体轴承．     

系统参数对浮环轴承转速比的动态影响

转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标.基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型.考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型.仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律.为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考.     

浮环轴承旋转流体的基本流研究

非同心旋转圆柱之间流体的流动可视为非同心旋转圆柱之间的流动加上扰动项。文章针对浮环轴承双层油膜,利用张量分析工具,在修正双极坐标系下,研究了长浮环轴承非同心旋转的内、外层油膜的基本流所满足的Navier-Stokes方程,表明内、外层油膜流场基本流可分别表示为轴颈和浮环、浮环和定子同心旋转圆柱流体加上关于偏心率ε的扰动项;推导了该旋转流体基本流的级数近似解,并给出了数值算例。结果表明,对复杂的浮环轴承基本流的研究,只需知道某时刻浮环的偏心位置、轴颈和浮环的旋转角转速,即可应用文中方法,确定该时刻轴承内、外膜的基本流。     

载荷和供油压力对浮环轴承润滑影响的理论研究

针对浮环轴承双层间隙的结构特点,建立了其润滑模型.在考虑供油压力和油膜破裂的情况下,通过求解基于长轴承理论的雷诺方程,得到了内外油膜周向压力分布情况,并推导了油膜力的解析表达式.在给定浮环轴承结构参数的情况下,利用Matlab软件对润滑模型进行了计算和仿真.分析了诸如载荷、供油压力、转子转速等参数对浮环轴承静平衡位置、油膜连续性以及轴承内间隙润滑的影响.得出了较大的外载荷会导致较大的外油膜偏心率和外油膜空穴区扩大,而供油压力主要影响外油膜的偏位角的结论,并指出载荷的加大会使进入内间隙润滑油量在很宽的转速范围内减小,有可能会导致内膜贫油情况的发生,而增大润滑油注油压力会有效缓解这一现象的发生.     

惯性项对动静压浮环轴承推力部分静特性的影响

在假定油流为不可压缩、定常、层流的情况下 ,利用计入惯性项的N -S方程组 ,得出了计入惯性项的径向 -推力联合浮环动静压轴承雷诺方程 ,计算了其推力部分的静特性 ,并分析了惯性项对各静特性的影响 .数值解表明 ,在雷诺数不大的情况下 ,惯性项对承力的影响不大 ,而泄流量会随简化雷诺数的增加而增加 .     

惯性项对动静压浮环轴承载力推部分静特性的影响

在假定油流为不可压缩、定常、层流的情况下，利用计入惯性项的Ｎ－Ｓ方程组，得出了计入惯性项的径向－推力联合浮环动静压轴承雷诺方程，计算了其推力部分的静特必 惯性项对各静特性的影响，数值解表明，在雷九不大的情况下，惯性项对承力的影响不大，而泄流量会随简化雷诺数的增加而增加。     

惯性项对动静压浮环径向轴承压力场的影响

利用基本简化的Navier-Stocks方程组,获得无惯性力流体动压润滑轴承的流速场与压力场,以其为近似初始条件,导出在迁移惯性力影响下的非定常雷诺方程,并在此基础上,利用有限元素方法,求解非定常雷诺方程,获得浮环轴承内外膜的压力场.结果表明惯性力对轴承的压力分布有明显的影响.     

惯性项对动静压浮环径向轴承压力场的影响

利用基本简化的Navier-Stoks方程组,获得无惯性力流体动压润滑轴承的流速场与压力场,以其为近似初始条件,导出在迁移惯性力影响下的非定常雷诺方程,并在此基础上,利用有限元素方法,求解非定常雷诺方程,获得浮环轴承内外膜的压力场,结果表明：惯性力对轴承的压力分布有明显的影响。     

计入浮环径向温度梯度的浮环轴承润滑性能

以浮环轴承为研究对象,计入浮环径向温度梯度,建立了浮环轴承分布温度模型和内膜-浮环-外膜热量传递模型。研究了浮环径向温度梯度对浮环轴承润滑性能的影响规律。结果表明:浮环轴承径向温度梯度对浮环轴承的润滑性能有显著影响,计入浮环径向温度梯度时,浮环轴承内膜温度增加,总摩擦功耗和总端泄流量略有减小;与浮环轴承内层间隙为0.02mm时相比,内层间隙为0.04mm时,内膜温度和总摩擦功耗分别减少了16.0%和15.9%;总摩擦功耗随内圆半径的增大而增加,适当减小浮环轴承的内圆宽度可以改善浮环轴承的润滑性能。     

缝隙节流浮环动静压推力轴承紊流有限元分析

深浅腔缝隙节流浮环动静压推力轴承在高速运转时 ,随着流体惯性力的影响不断增加 ,最终导致流态由层流变为紊流 .采用普遍的考虑流体紊流效应的经验方法 ,在得到计入迁移惯性项的径推浮环动静压推力轴承非定常Reynolds方程的基础上 ,通过在方程左端项加入紊流因子的方法建立相应的紊流Reynolds方程 .采用有限元法求得轴承内外膜的压力场分布 ,结果表明 ,紊流态下的压力场分布与相同工况下层流态压力场相比发生了明显的变化 ,从而使轴承的性能参数也发生相应改变 .     

浮环支撑涡轮增压器转子系统临界转速的研究

对浮环轴承的动力特性进行分析,建立涡轮增压器转子的有限元模型,并研究预应力和陀螺效应对转子系统固有特性的影响。绘制Campbell图并求解转子系统的临界转速。计算结果表明,转子在正常工作时能平稳运行。     

周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承静动态特性研究

利用摄动法研究了沿周向周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承的静动态特性。通过有限差分法求解稳态雷诺方程和扰动雷诺方程,计算了轴承静承载力和静刚度及动刚度和阻尼系数,分析了扰动频率对轴承动态性能的影响,并对轴承的稳定性进行了分析。研究结果表明:扰动频率对轴承动态性能有较大影响;轴承的稳定性与气膜间隙、供气压有关,供气压越大,轴承稳定性越差,随着气膜间隙增大,稳定性先减弱后增强。     

环矩形静压垫结构的等效展开

环矩形结构的静压垫在静压支撑中的应用十分广泛,但在笛卡尔坐标系中计算起来却非常困难.本文在保持结构参数不变的条件下,将笛卡尔坐标系下的环矩形静压垫展开成柱坐标系下的扇形静压垫.详细推导出在合理近似的条件下,展开前后不同结构计算的不可压缩流体的体积流量相等的结果,从而证明了这种展开方式的等效性,为进一步讨论环矩形静压垫的特性提供了方便,有利于环矩形静压垫的设计和应用.     

非对称动静压轴承静动特性

用有限元方法研究了２种典型的非对称结构及参数的动静压轴承的静动特性,结果表明：非对称结构及参数的动静压轴承的轴心位置与承载能力及承载角的关系具有特殊性,在工作状态下具有偏心较大,动压与静压共同作用,刚度高,阻尼天刚度Ｋｘｘ与Ｋｙｙ,阻尼Ｄｘｘ与Ｄｙｙ差异显著的特点。     

动静压轴承偏斜状态下的静特性分析

动静压轴承集中了支压轴承和静压轴承的优点，但对其性能研究还很少，尤其是轴线偏斜对其性能影响还无专门研究。本文通过分析不同的偏斜情况，应用有限差分法，求解雷诺方程，分析偏斜后静压轴承的静特性。     

静压干气密封端面温度场分析

通过热平衡分析和模型简化,建立了静压干气密封三维稳态柱坐标下无内热源的固体导热微分方程。应用ANSYS软件建立静压干气密封动、静环温度场有限元分析模型,并对密封环温度场进行求解,获得了动、静环的温度分布规律。分析结果表明:动环温度由内径向外径逐渐升高,由密封端面向背面逐渐降低;静环温度由密封端面向背面逐渐降低,由静环内径向外径逐渐升高,最高温度在静环端面外径附近;且动、静环的温度及梯度变化在规定范围内,密封的结构设计合理。     

Stability of Orifice-Annular and Shallow一Pocket Restricted Floating Ring Gas Bearing

用改进的八个刚度－阻尼系数法分析了小孔环面浅腔节流浮环气体轴承的稳定性。给出了转子无量纲临界质量随半径间隙比Ｃ＿２／Ｃ＿１、质量比ｍ￣２／ｍ￣１，环速比ω＿１／ω＿２及供气压力Ｐ＿ｓ的变化规律。分析结果与王云的实验结果相吻合。     

浮置式轨道在实测轮轨力作用下的动力响应

针对现有的三种浮置式轨道结构建立三维有限元模型,通过大型有限元软件ANSYS对三者施加一试验中实测的轮轨力数据,分别得到三种浮置式轨道结构的动态响应,而后再做以比较,定性的得到三种浮置式轨道结构的减振降噪效果以及各自固有频率的范围,从而提出在实际工程应用中不同工况条件下浮置式轨道结构合理的选型、应用以及搭配方案,并为浮置式轨道的其他动力特性的分析提供了一个关键的动态理论参数.