考虑轴颈偏斜的多瓦径向滑动轴承热流体动力润滑分析

建立考虑轴颈偏斜的多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,求解轴瓦表面当量弹性变形,计算得到轴颈偏斜时的瓦块油膜厚度、油膜压力分布和瓦面温度分布等,并对比分析无轴线偏斜和有轴线偏斜情况,得到多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热弹流润滑性能差异.结果表明,TEHD模型下,轴颈偏斜会导致轴承油膜厚度、油膜压力和瓦面温度等分布在轴向不对称,并且导致轴承油膜厚度明显减小.     

轴线偏斜对多瓦径向滑动轴承热润滑性能的影响

分析轴线偏斜对多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑性能的影响。计及轴线偏斜与瓦块自由度,推导可倾瓦径向滑动轴承的油膜厚度方程,建立数学模型,计算单自由度、双自由度2种瓦块支承的径向滑动轴承在不同偏斜程度时的最小油膜厚度、压力和三维温度分布,并分析偏斜对这2种轴承热流体动力润滑性能的影响。结果表明,轴线偏斜对单自由度瓦径向滑动轴承有较大影响,会使单自由度瓦块的可倾瓦径向滑动轴承的油膜压力在轴向分布不对称,导致瓦块支承处产生不平衡的力矩,而对双自由度瓦径向滑动轴承的润滑性能几乎没有影响。     

制造误差对多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑性能的影响

建立考虑制造误差的多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的计算模型,计算得到有制造误差时的瓦块油膜厚度、油膜压力、瓦面温度分布等,并对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承在有无制造误差时的热弹流润滑性能差异。结果表明,轴径误差会导致最大油膜压力显著增大,轴瓦瓦面曲率半径误差会导致最小油膜厚度和最大油膜压力均有一定增大,而预载荷误差对轴承的润滑性能无明显影响。     

进油压力对可倾瓦径向滑动轴静动特性的影响

本研究了进油压力对可倾瓦径向滑动轴承静动行性的影响,采用适当的边界条件,得到轴承的油膜压力分布和压力偏导数分布,进而得到轴承的静动特性系数,本对不同的供油压力,计算可倾瓦轴承的静动特性,并对计算结果进行分析比较,结果显示：进油压力对可倾瓦径向滑动轴承的静动怀具有重要影响。     

轴瓦弹性变形对固定瓦-可倾瓦组合径向滑动轴承润滑特性的影响

采用一种新型耦合算法,将有限差分法和3D有限元法综合应用于求解油膜压力和轴瓦弹性变形过程中。与其他算法相比,该算法更为科学、合理,同时具有收敛快、精度高的特点。通过对固定瓦-可倾瓦组合径向滑动轴承的研究,分析轴瓦弹性变形对油膜厚度、油膜压力、油膜承载力、摩擦阻力及轴承端泄量等润滑性能的影响。研究结果表明,在大偏心率的情况下,轴瓦弹性变形对轴承润滑性能影响较大。     

支点摩擦力对可倾瓦径向滑动轴承润滑特性的影响

为了研究轴瓦支点摩擦力对其润滑性能影响,建立可倾瓦径向滑动轴承的支点摩擦力的数学模型,分析其对轴承的润滑特性,如油膜压力、厚度、摩擦阻力、功耗及轴承承载力和流量的影响,得出支点摩擦力的影响作用较大的结论,因此在设计可倾瓦径向滑动轴承的过程中,考虑支点摩擦力的影响很有必要.     

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能分析

考虑变黏度、密度的情况,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承的数学模型,用有限差分法求解其热流体动力润滑(THD)模型,分别计算12块瓦可倾瓦径向滑动轴承的最小油膜、压力分布和三维温度场分布,分析不同载荷、不同转速、不同润滑油黏度等对轴承各瓦的热润滑性能影响。结果显示,建立的模型及其计算程序能计算分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑问题。润滑油黏度和转子转速对多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑性能有较大的影响;瓦块绕支点的倾斜以及瓦块所处的角度位置会影响部分瓦块的热润滑性能,出现与普通圆形径向滑动轴承不一致的润滑性能变化。     

静压孔位置对油膜支承可倾瓦轴承承载性能的影响分析

为了提高汽轮机转子系统中支承轴承的油膜刚度,以三瓦油膜支承可倾瓦轴承为研究对象,研究静压孔相对位置对轴承承载性能的影响规律。建立了油膜支承可倾瓦轴承油膜润滑模型,并运用计算流体动力学方法数值求解三维N-S方程,揭示了不同静压孔相对位置下轴承压力分布、最小膜厚、偏心率、刚度等性能参数的变化规律。分析结果表明：在载荷为890 N的情况下,改变孔的位置可以提高轴承油膜刚度;当静压孔相对位置γ=5°左右时,孔位置接近油膜最大压力分布区,与γ=0°时相比,最小膜厚和偏心率分别减小9.8%和48%,主刚度kyy、kxx接近原结构的1.4倍和1.1倍,此时静压孔位置为相对最优位置区域。依据分析结果开发了新型油膜支承可倾瓦轴承（γ=5°）,通过试验对比分析了普通滑动轴承与新型油膜支承可倾瓦轴承的综合性能,结果表明,高转速时所开发的新型油膜支承可倾瓦轴承具有更好的承载性能与减振性能。研究结果对油膜支承可倾瓦轴承的性能分析具有一定的参考价值,设计轴承静压孔时可根据油膜压力分布规律对其优化以提高轴承性能。     

热模锻传动轴滑动轴承承载力分析

介绍用于动压径向滑动轴承油膜承载能力计算的雷诺方程。根据雷诺计算模型确定某热模锻压机传动轴滑动轴承的关键尺寸,并以该动压径向滑动轴承为基础,建立有限元模型,分析在不同最小油膜厚度下油膜上的压力分布和承载力变化,分析得出滑动轴承的最大承载能力及其所对应的最小油膜厚度。     

两相流中气泡含量对大型可倾瓦径向轴承性能影响的试验研究

可倾瓦滑动轴承是大型燃气轮机等旋转机械的重要部件,转子与轴瓦间隙内为复杂的油气混合两相流,其特性直接影响轴承性能.为了研究油气两相流对可倾瓦轴承性能的影响,本研究搭建了高速可倾瓦滑动轴承实验台,针对大尺寸定向润滑可倾瓦径向滑动轴承,在多载荷和多转速工况下进行不同气泡率的油气两相流试验.通过试验研究载荷、转速和两相流中气泡率对可倾瓦滑动轴承油膜压力、油膜厚度、瓦面温度和电动机功率的影响.相关试验结果有助于解释和理解空穴和贫油效应,并为优化可倾瓦轴承性能提供依据.     

考虑气穴影响的径向滑动轴承性能研究

建立计入气穴影响的径向滑动轴承的数学模型,以转速、偏心率和长径比为变量,利用FLUENT软件对径向滑动轴承进行仿真,分析油膜的承载力、偏位角、黏性阻力和温度的变化规律。计算结果表明:随转速、偏心率和长径比的增加,轴承最大压力、承载力、最高温度、气相体积分数和黏性阻力增大,而偏位角减少;气穴起始位置随偏心率的增大而前移,这为在实验中观察气穴位置提供参考;偏心率对油膜最大压力的影响大于转速,偏心率越大,油膜最大压力越大;气穴对轴承油膜承载特性有很大影响,结合实验中的油膜破裂现象,认为考虑气穴更为符合实际情况。     

弹性金属塑料瓦径向滑动轴承启动过程热弹流分析

研究了采用弹性金属塑料轴瓦时径向滑动轴承的瞬态润滑特性。建立了该轴承的三维热弹流模型，通过数值求解对比了启动过程中采用弹性金属塑料轴瓦和金属材料轴瓦时油膜和轴瓦的瞬态温度场分布、轴瓦的热弹变形量，以及转子轴心轨迹。结果表明，在启动初期弹性金属塑料瓦径向滑动轴承的瓦体温度要高于金属瓦，转子偏心率也要大于采用金属瓦时的偏心率；因润滑油在弹性金属塑料瓦径向滑动轴承轴瓦表面存在一定的滑移速度，随着油膜边界滑移作用的出现，采用弹性金属塑料瓦径向滑动轴承时的油膜温度最终低于采用金属瓦时的温度，且转子的偏心率也最终小于采用余属瓦的偏心率。     

基于N-S方程的径向滑动轴承油膜承载力的计算

在进油口和轴肩存在的情况下,对有限长径向滑动轴承油膜承载力进行N-S方程计算,并通过与雷诺方程结果的对比验证该计算方法的可靠性。计算结果表明,偏心率及轴径转速增加,油膜承载力增加;偏心率增加,油膜承载力作用角减小;宽径比增加,油膜承载力和作用角均增加;进油压力越大,油膜承载力越小,作用角越大;进油压力为0.3MPa时,进油口直径越大,承载力越小,作用角越大。     

计入JFO边界条件的滑动轴承性能分析

在有限体积法的基础上提出一种能自动引入JFO(Jakobsson,Floberg,Olsson)边界条件(即质量守恒边界条件)的有限宽径向滑动轴承的油膜空穴算法,该方法精度高,收敛性好,可方便编程求解。通过数值计算结果与实验数据的比较,证明该计算方法能准确确定完整油膜区和空穴区,其结果符合实际情况。同时,在该计算方法的基础上进一步研究滑动轴承的长径比、偏心率和空穴压力对油膜空穴和压力分布的影响,计算结果表明,空穴区域和油膜压力随长径比、偏心率的增大而增大;空穴并不总是降低轴承的承载力,空穴压力的大小对轴承性能有相当的影响。     

可倾瓦径向滑动轴承油膜动特性验测试

为了研究可倾瓦径向滑动轴承的油膜动特性,提出一种可倾瓦径向滑动轴承油膜动力特性(油膜刚度系数和阻尼系数)的实验测试方法。利用振动理论建立系统动力学模型,根据实验测得的绝对位移和相对位移信号计算出油膜的动特性系数。实验结果表明,该方法能够排除噪声信号的干扰,具有较高的测试精度,而且简化了计算过程。     

可倾瓦径向滑动轴承油膜动特性实验测试

为了研究可倾瓦径向滑动轴承的油膜动特性,提出一种可倾瓦径向滑动轴承油膜动力特性(油膜刚度系数和阻尼系数)的实验测试方法。利用振动理论建立系统动力学模型,根据实验测得的绝对位移和相对位移信号计算出油膜的动特性系数。实验结果表明,该方法能够排除噪声信号的干扰,具有较高的测试精度,而且简化了计算过程。     

轴线偏斜对可倾瓦推力轴承润滑性能的影响

轴偏斜是实际运行推力滑动轴承中普遍存在的现象,轴心线的偏斜是造成推力轴承失效的主要因为之一.建立可倾瓦推力滑动轴承弹性流体动压润滑的计算模型,计算5组不同轴偏斜角下的轴承润滑性能,并将其与未偏斜时的润滑性能作对比.结果表明,轴偏斜造成每块瓦的油膜厚度、压力分布、瓦面温度均不相同,其中对油膜厚度、压力分布影响很大,对瓦面温度分布影响较小;在全膜润滑状态下,微小的偏斜角变化会造成最小油膜厚度和最大压力明显的变化,但瓦面最高温度变化很小.     

计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析讨论了轴 轴承摩擦副系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。推 导了轴颈倾斜时的轴承油膜厚度表达式,计算了不同轴载荷情况下,轴承油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数。计 算结果表明,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布、最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度等都有明显的变化。因 此,进行计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承润滑分析研究是非常必要的。     

动压径向滑动轴承油膜力场的模拟与数值计算研究

建立了滑动轴承数值计算模型和有限元模型,通过计算软件求解滑动轴承的油膜压力,分析比较了不同转速和不同偏心率下滑动轴承油膜压力场的分布和油膜压力极值的变化,并通过数值计算方法得到了稳定性临界曲线。计算结果表明:在转速一定时,随着偏心率的增加,油膜压力逐渐增大,压力极值增加,且增加速率逐渐增大;在偏心率一定时,随着转速的增加,油膜压力逐渐增加,压力极值呈线性增长。模拟结果和理论结果基本吻合,并进一步通过稳定性曲线与先前研究人员曲线和实验结果对比,更加验证所建立数值模型和有限元模型的准确性,为下一步研究形位误差对滑动轴承的影响提供依据。     

可倾瓦推力轴承的分形表面形貌润滑性能研究

提出一种考虑表面形貌时可倾瓦推力轴承润滑特性的数值计算方法,采用分形函数重构了轴承润滑表面轮廓,并将表面轮廓参数整合到可倾瓦推力轴承润滑油膜的数值计算中,探索表面形貌变化对润滑特性影响.结果 表明,随着尺度系数或分形维数增大,楔形油膜的厚度逐渐变小并且油膜的最大压力逐渐增大,油膜的压力分布波动越剧烈;当尺度系数改变时,油膜厚度和油压分布幅值变化,但分布趋势保持一致,分形维数则对其幅值和分布趋势都有影响;当分形参数变化时,轴承整体的承载能力和摩擦力出现波动,但波动很小.轴承表面形貌误差会对整个轴承的油膜的稳定性造成影响,因此在可倾瓦轴承的设计制造中要控制润滑表面的加工精度,保障可倾瓦推力轴承运行稳定.