微位移驱动器在止推油膜轴承中的应用

针对止推油膜轴承的偏载问题,研究了微位移驱动器在止推油膜轴承中的应用。通过理论计算得到油膜厚度、压力和温度分布,分析了止推轴承油膜厚度的变化对载荷与温度的影响。设计了一种超磁致伸缩微位移驱动器微位移驱动器,并建立了杠杆试验机测试其静态位移输出特性,证实超磁致伸缩微位移驱动器具有与润滑膜厚同一数量级的位移输出,可应用于止推轴承油膜间隙的主动调节,均衡瓦块间载荷并降低温升。利用超磁致伸缩微位移驱动器微位移驱动器设计了一种新型结构的可自动调节间隙的止推油膜轴承,并建立了用于测试该新型轴承的止推轴承实验台。     

止推油膜轴承性能分析的可视化研究

利用Fortran动态链接库的方法,编制了止推油膜轴承性能分析的可视化计算程序.以点支承扇形瓦块为例,得到了该瓦块的压力分布、温度分布以及特性参数.计算结果表明该程序不仅可以快速地得到止推油膜轴承的性能,也可以为非止推油膜轴承的专业人员得到轴承的性能参数提供便利.     

瓦块倾角对高速涡轮增压器斜-平面止推轴承油膜温度的影响*

针对高速涡轮增压器运行过程中存在止推轴承烧瓦现象,从最高油膜温度与承载中心区温度两方面分析烧瓦产生原因,讨论了瓦块倾角对油膜温度的影响。以某型车用涡轮增压器止推轴承为例,通过建立不同瓦块倾角参数的斜-平面止推轴承动力学有限元模型,研究瓦块倾角对最高油膜温度、承载区中心温度的影响。结果表明:在研究的转子转速范围内,随着瓦块倾角的增加,瓦块的最高油膜温度和承载中心温度都呈先减小后增大的趋势;存在最佳瓦块倾角,使得轴承在工作转速范围内最高油膜温度和承载中心温度均达到最小值,从而有助于减少轴承烧瓦的可能性。     

基于流热固耦合的止推轴承仿真与实验研究

在考虑止推轴承、止推盘和油膜之间流固热多物理场耦合的情况下,建立了止推轴承的模型。考虑瓦块和止推盘受力、受热形变的影响,模拟出了转速在2 000r/min、4 000r/min、6 000r/min和8 000r/min时不同轴向载荷下的平均油膜厚度曲线。通过比较模拟曲线与实际测量曲线[1],得出在低转速下,模拟出的平均油膜厚度与实验所得相当吻合,并得到了油膜的压力分布图、厚度分布图和瓦块的温度云图,为推力轴承的设计以及旋转机械轴位移故障的准确诊断提供理论依据。     

推力轴承支承方式及间隙影响研究

研究了推力轴承支承方式及油膜间隙对推力轴承性能的影响,利用Newton-Raphson法编制差分计算程序,求得了推力轴承Reynolds方程和二维能量方程的数值解,得到了不同支撑方式下瓦块的油膜厚度、压力分布和温度分布。计算结果表明,点支承扇形瓦推力轴承的热力学性能要好于线支承扇形瓦推力轴承,同时支承处的油膜厚度对瓦块的承载能力影响很大。可以通过控制每个瓦块支承处的油膜厚度,避免推力轴承内部偏载的发生,降低推力瓦块的最大温升。     

关于在NGW型行星齿轮减速器中采用油膜均载的实验研究

对ＮＧＷ型行星减速器采用油膜均载的问题进行实验研究，包括均载装置的模拟实验及台架实验，文中分析了油膜均载装置中载荷、轴承间隙和油膜柔度之间关系，介绍了利用遥测技术测定载荷分配不均匀系数Ｋｐ的有关问题，探索了在一定的载荷和转速条件下具有最佳油膜均载性能的轴承间隙值，并与理论分析结果进行了分析比较。     

GMA可控油膜轴承的静态试验研究

介绍了GMA可控油膜轴承试验台的结构和工作原理, 在调整好的试验台上,在不同载荷和转速下完成了GMA可控油膜轴承的定心试验.结果表明,通过改变GMA的控制电流或者磁场,该可控油膜轴承能够把不同工况下的转子的静平衡位置调整到同一位置,证明该轴承具有很高的位置精度和定心精度,克服了传统油膜轴承定心精度差的不足,可用于支承位置精度要求较高的场合.     

轴向推力轴承性能仿真及试验研究

推力轴承是离心压缩机的关键部件,其性能对压缩机的可靠性有决定性的影响。本文首先利用THRUST软件建立了可倾瓦止推轴承的三维模型,并考虑轴承瓦块、推力盘和油膜之间的流场-温度场-弹性变形的耦合,获得转子转速1500 r/min,2000r/min,2500 r/min,3000r/min 和3500r/min下可倾瓦推力轴承的油膜厚度、转子轴向位移及轴瓦温度。同时,建立试验装置并进行试验研究,最大轴承载荷为30000N。最后将试验结果与软件仿真结果相对比,发现模拟得出的瓦块温度和轴位移值与试验相吻合,从而证明THRUST软件的算法适用于本文研究的工况范围内的推力轴承的模拟,可为推力轴承的性能预测、优化设计及改造提供指导。     

四瓦可倾瓦轴承瓦块摆动特性

以第四代核电机组高温气冷堆氦风机导轴承为对象,系统研究四瓦可倾瓦轴承的瓦块摆动特性。理论推导得出量纲一瓦块摆角取决于轴承结构参数、预负荷和偏心率,但是与轴承间隙比、轴颈转速和润滑油黏度无关。数值分析表明:瓦块摆角特性由瓦块与载荷周向相对位置、预负荷和偏心率决定。轴承结构参数确定时,与载荷正对瓦块的摆角曲线的形状取决于预负荷,预负荷小于0.5时其摆角随偏心率增大先增加后减小,预负荷大于0.5时摆角则随偏心率的增大而逐渐减小;与载荷侧对瓦块的摆角在预负荷较小时随偏心率增大一直增大或减小,预负荷较大时则随偏心率的增大先保持不变然后减小。瓦块摆角对最小油膜厚度影响很大,瓦块摆角可能为负值,从而使最小油膜厚度较固定瓦时的最小油膜厚度偏大。研究结果为氦风机安全运行分析提供了依据。     

基于GMA的可控油膜轴承试验研究

介绍了一种基于超磁致驱动器(GMA)的可控油膜轴承和以该轴承为支撑的转子-轴承系统试验台的结构和工作原理,在搭建的试验台上完成了GMA可控油膜轴承的静态性能测试试验。试验结果表明,通过改变GMA的偏置电流,该GMA可控油膜轴承能有效的把不同工况下转子的静平衡位置调整到同一位置,使可控径向油膜轴承支撑的转子具有较好的自动调心功能和较高的位置定位精度。     

GMA油膜轴承动态控制轴心轨迹的试验研究

介绍了一种基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的油膜轴承试验台的工作原理,完成了GMA油膜轴承所支撑转子的轴心轨迹动态控制试验。试验结果表明,选择合适的控制电流和相位差后,该油膜轴承能够动态抑制所支撑转子的工频振动,明显缩小所支撑转子的轴心运动轨迹;对于某控制电流,存在一个能使系统的工频振动幅值最小的最佳相位差;随着控制电流的增大,最佳相位差有增加的趋势。试验结果证实了GMA油膜轴承具有强的轴心轨迹控制功能,能够抑制所支撑转子的振动,具有高的位置精度和旋转精度。     

Hydrodynamic Performance of a Thrust Bearing with Micropatterned Pads

The primary objective of this study was to investigate the influence of surface texturing on hydrodynamic lubrication of tilting-pad thrust bearings in terms of bearing power loss, operating temperature, and oil-film thickness. For this purpose, the working faces of six thrust pads from a 228.6-mm-outer-diameter bearing were textured. The textured surface consisted of a system of crossing channels of less than 10 μm in depth. Tests were conducted with a VG68 mineral turbine oil supplied to the bearings at a constant temperature of 50°C and flow rate of 15 L/min. The following parameters were measured: frictional torque, pad and collar temperatures, oil-film thickness, and pressure profiles along two circumferential lines. No significant change in collar and pad temperature could be observed when the patterned bearing was used. However, the textured bearing showed a tendency to exhibit lower power loss especially when an optimum oil flow supply rate was used. At the same time, inlet and outlet film thicknesses for the patterned bearing showed larger values than those obtained during tests on the plain babbitt pads.     

Static characteristics of aerostatic porous rectangular thrust bearings

A theoretical analysis of the steady state performance of aerostatic rectangular thrust bearings with porous pads is presented. The equations governing the gas flow through the porous pad and the bearing clearance are solved simultaneously using a finite-difference method to obtain the pressure distribution in the bearing clearance. The load capacity, the mass rate of flow and the static stiffness are calculated numerically for different bearing dimensions and operating pressures and are presented in graphical form. The load capacity predicted for a square bearing correlates with previous results.     

碟簧支承高速圆瓦推力轴承性能分析及标高误差影响研究

针对立式干气密封氦气压缩机轴系用高速圆瓦推力轴承承载性能问题,建立碟形弹簧支承推力轴承的润滑性能计算模型和搅拌功耗计算公式,分析圆形瓦推力轴承随转速、载荷的性能变化规律及标高误差对轴承润滑性能和支承碟形弹簧性能的影响。研究表明：轴承搅拌功耗与摩擦功耗的比值随转速和载荷的增大分别增大和减小,最高转速下搅拌功耗是摩擦功耗的两倍以上;弹性自适应调节技术可以有效改善瓦块标高误差对轴承承载平面度的影响,但各瓦标高误差越大,各瓦润滑性能及碟形弹簧积累的变形能差异也越大。因此,对于高速立式转子系统,推力轴承设计必须考虑搅拌功耗对轴承温升的影响,同时需要进一步研究标高误差对转子高速稳定性的影响。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性和失稳转速分析

以可倾瓦推力轴承系统为研究对象,建立了油膜厚度方程、瞬态压力方程、油膜力的Taylor级数展开式,推导出了油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦块的力矩刚度和阻尼动力学系数。分析了系统的稳定性,根据失稳频率的概念,提出了求解系统失稳频率的一种新颖而又简单的方法,并据此求出了失稳转速。     

考虑激振频率的可倾瓦推力轴承动特性理论与试验研究

为了研究激振频率对可倾瓦推力轴承动特性的影响,提出考虑激振频率的动特性建模方法和试验方法。依据可倾瓦轴承刚度和阻尼定义,将激振频率引入可倾瓦推力轴承动特性计算过程,通过建立轴向扰动下的膜厚方程、雷诺方程及瓦块运动方程,推导出包含激振频率的可倾瓦推力轴承动特性数学模型,计算分析刚度和阻尼随扰动频率(激振频率与主轴转频的比值)、转速及载荷的变化规律;采用脉冲激振法在可倾瓦推力轴承试验台进行动特性试验,得到不同激振频率、转速及载荷条件下刚度、阻尼的试验结果,并和相应的理论计算值进行对比分析。结果表明：当扰动频率较小时,可倾瓦推力轴承刚度随其增加而逐步增大,阻尼随其增加而逐步减小;当扰动频率增加到一定程度后,其刚度和阻尼逐步趋于稳定。此外,转速和载荷对其刚度和阻尼随扰动频率的变化幅度基本无影响。     

A FEM approach to simulation of tilting-pad thrust bearing assemblies

Finite-element method (FEM) modelling is applied to analysis of the performance of hydrodynamic tilting-pad thrust bearing assemblies. A 3D model of the bearing assembly that includes the bearing pad and shaft is used to assess the influence of operating conditions on bearing parameters such as temperature and oil film distributions across the pads. The model is first applied to the investigation of a spherically pivoted-pad. Through comparison with results from experiments carried out on just such a bearing, good correlation between the model and experimental results is found for maximum oil film temperature, pressure distribution and thickness. The model is then applied to the examination of a bearing having spring-supported babbitt pads. The effect of different oil types on a spring-supported thrust bearing is analysed. Further application of the model to investigate the same spring-supported pad, this time with a resilient surface coating, is discussed.