变载荷作用下轴-轴承系统动力学行为研究

以普通轴-轴承系统为研究对象,采用数值仿真方法研究了轴-轴承系统在冲击载荷、正弦载荷、旋转载荷等变载荷作用下系统动力学响应,发现变载荷作用下的普通轴-轴承系统也存在共振行为,并提出了轴-轴承系统两种共振频率的确定方法。分析结果表明：轴-轴承系统的自然频率与轴颈转速、轴承间隙和润滑油粘度有关;当外载荷作用频率与轴-轴承系统自然频率相同时,系统将产生共振;共振时轴承的最大油膜压力显著增大,而最小油膜厚度显著减小。     

计入轴倾斜的轴-轴承系统动力学行为研究

以弹性轴的多柔体动力学分析为基础,通过ADAMS与MATLAB联合仿真,解决了计入轴倾斜时弹性轴-轴承系统在正弦和冲击激励力作用下的动力学和摩擦学求解问题.主要结论是:考虑轴倾斜时,轴-轴承系统一阶固有频率略有下降,二阶固有频率略有上升;动力学响应幅度增大.     

基于摩擦学特性和轴倾斜的轴-轴承系统动力学问题探讨

以弹性轴的多柔体动力学理论为基础,通过ADAMS软件进行动力学仿真,解决了考虑轴承摩擦学特性和轴受载变形倾斜时弹性轴-轴承系统在正弦激励力作用下的动力学求解问题。得到的主要结论是:考虑轴倾斜时一阶固有频率略有下降,二阶固有频率略有上升;二阶共振时振动幅度增大;最小油膜厚度减小,最大油膜压力上升。传统的避开共振频率的设计方法仍然是减小最大倾斜角发生的有效方法。     

计入轴倾斜时轴-轴承系统动力学摩擦学耦合分析

探讨了变载荷作用下计入轴倾斜时轴-轴承系统动力摩擦学耦合问题.以弹性轴多柔体动力学分析为基础,通过ADAMS与MATLAB联合仿真,解决了考虑轴倾斜时弹性轴-轴承系统在正弦激励力作用下的动力学求解问题.得到的主要结论是:考虑轴倾斜时一阶固有频率略有下降,二阶固有频率略有上升,共振时振动幅度增大,最小油膜厚度减小.分析计算轴-轴承系统的动力学和摩擦学特性时,计入轴的受力变形倾斜对于提高其分析计算的准确性和可靠性是十分重要的.     

计入轴倾斜时轴-轴承系统跨学科耦合分析

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程的方法,研究了变载荷作用下轴-轴承系统动力学、摩擦学、刚度和强度耦合分析问题的建模和求解,着重讨论轴受载变形倾斜对轴-轴承系统动力学行为、轴承的摩擦学特性和轴颈表面动应力的影响。耦合分析计算结果表明：动应力在轴颈表面沿轴向和周向的分布与油膜压力沿轴向和周向的分布密切相关;动应力随时间的变化与轴-轴承系统的动力学响应密切相关。轴倾斜使得轴-轴承系统的动力学响应、润滑性能以及轴颈表面动应力发生改变。     

轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究

针对各种机械装置使用最普遍、最基本的轴-滑动轴承摩擦副系统,设计研制了专用试验装置,对轴受载荷作用产生弯曲变形,导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。结果表明,在轴-滑动轴承摩擦副系统中,轴受载荷作用产生变形将导致轴颈在轴承孔中倾斜;轴变形导致轴颈倾斜时,滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化。轴受载越大,其变形产生的轴颈倾斜越严重,对滑动轴承润滑性能的影响越明显;轴承半径间隙与轴承宽度比值越小,轴变形产生的轴颈倾斜对轴承油膜压力、油膜厚度和温度的数值及分布的影响越大。因此,滑动轴承设计中应该考虑轴受载荷作用产生的变形导致轴颈倾斜的影响,对于重要的机械设备,尤其应当考虑这种影响。     

轴受载变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的研究

针对轴-轴承系统,建立了轴受旋转载荷作用时变形导致的轴颈倾斜对滑动轴承润滑性能影响的分析方法,并在研制的滑动轴承试验装置上进行了专项验证试验。试验结果表明,提出的基本方程、公式和分析方法可以满足研究要求。计算了轴受载变形导致轴颈倾斜情况下,轴承的油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦因数等。结果显示,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布和油膜厚度分布有明显变化,最大油膜压力明显增加,最小油膜厚度减小很多,端泄流量略有增加,轴颈摩擦因数变化不大。     

轴-轴承系统仿真方法研究

以虚拟样机技术为基础，提出并建立了轴—轴承系统的控制系统模型；通过ADAMS与MATLAB联合仿真，实现了轴—轴承系统动力学分析。基于虚拟样机技术的轴—轴承系统控制系统模型，物理意义清晰、仿真分析灵活方便，对于研究分析各种变载荷作用下轴—轴承系统的动力学行为具有重要意义。     

冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为

传统力学模型很难准确预测冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为,关键原因之一是未考虑惯性效应和局部损耗、或仅考虑其一。针对此问题,从理论与试验上研究分别考虑惯性效应、局部损耗,以及两者同时作用下的环形通道磁流变缓冲器动力学行为。基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型,考虑惯性效应,利用平均惯性效应法,推导出环形通道内磁流变液的平均加速度与活塞杆加速度之间的关系,建立包含惯性效应的HB-Inertia (HBI)模型;考虑局部损耗,利用流体力学的相关理论,建立包含局部损耗的HB-Minor Losses (HBM)模型;综合考虑惯性效应和局部损耗的影响,提出同时包含惯性效应和局部损耗的HB-Inertia-Minor Losses(HBIM)模型。设计并制作一对参数相同的磁流变缓冲器,搭建落锤式冲击试验平台,将该对磁流变缓冲器并联,测试不同冲击速度和电流下的动力学行为。试验结果显示所设计的磁流变缓冲器具有良好的控制效果,且最大缓冲力高达75 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBI和HBM模型与试验结果有一定差异,而HBIM模型与试验结果吻合较好,表明惯性效应和局部损耗对缓冲器的力学特性都有影响,其中局部损耗的影响更大。     

高速转子-轴承系统的复杂动力学行为研究

在高速旋转机械的故障诊断研究中,实际转子系统具有复杂的非线性动力学特性,为此,基于非线性转子动力学理论建立高速泵转子系统动力学有限元模型,研究了非线性油膜力作用下的轴承阻尼扣刚度确定方法,分析了陀螺力矩和滑动轴承油膜力作用等因素对转子系统动力学特性的影响,研究了转速、偏心距和轴段直径等因素对转子系统不平衡响应的影响,为工程实际应用中的转子轴承系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供了理论依据.     

滑动轴承摩擦系统动力学仿真研究

在分析了滑动轴承内部摩擦学系统和摩擦学系统过程的基础上,基于摩擦学系统方法构建滑动轴承内部的摩擦磨损动力学模型,对滑动轴承的摩擦磨损特性进行了研究,并通过仿真试验研究了轴承内部温升和热量之间的关系.试验结果表明仿真结果与理论模型计算结果相吻合.     

轴线倾斜及接触变形下平衡梁轴承均载性能*

针对大型重载平衡梁可倾瓦推力轴承在轴线倾斜下的承载问题,分别建立高副接触变形方程和以支点膜厚为特征的瓦块膜厚方程,结合平衡梁组件的自适应动力学模型,研究典型工况下轴线倾斜大小和位置以及重载下平衡梁组件的高副接触变形对轴承均载能力的影响。结果表明：平衡梁组件高副接触变形在一定程度上可以改善轴承承载的均匀性,但随着倾角增大载荷不均匀差异性是不能被接受的;在轴线投影过瓦间、轴线投影过瓦块中心线、轴线投影过瓦块支点3种典型投影位置下,自适应平衡梁轴承的性能具有相似特性,平衡梁结构并不能实现完全均载;同时,轴线倾角φ存在一个临界值φe,当φ＞φe时,轴承各瓦的性能差异会显著增大,因此在大尺寸大载荷平衡梁轴承设计时需要考虑材料的高副接触变形并对最大约束倾角φ提出规范。     

转角不对中故障的转子系统非线性动力学特征

在刚性转子和小角度不对中量等假设条件下,考虑转子的转角不对中和质量不平衡等因素后,建立了转子系统的动力学模型.首先,根据Lagrange方程推导了系统的运动微分方程.理论分析表明,转角不对中转子系统是一个具有参激振动特征的强非线性振动系统;然后,基于谐波平衡法分析了系统的动力学特性,结果显示,当转子转角不对中时,系统不仅会产生与不平衡类似的工频振动,而且也会产生工频与转子不对中角方向振动频率倍数之和或之差组成的组合频率振动,其振幅与角不对中量和系统的物理参数有关;最后,采用数值方法分析了具有转角不对中故障转子系统的非线性动力学特性.     

滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性分析

接触非线性和间隙非线性耦合导致滚动轴承 转子系统表现出复杂的动力学特性 ,在工作转速范围内系统会产生分岔混沌振动 ,从而影响系统工作的稳定性和可靠性 ;在计及轴承接触非线性和径向间隙的条件下 ,建立了滚动轴承支承的水平刚性转子系统的非线性动力学模型 ,用数值积分方法得到系统在不同参数域中的相图、轴心轨迹、频谱图及Poincar啨映射图 ,研究了系统响应随转子转速的变化趋势。结果表明 :轴承的径向间隙是决定轴承 转子系统动态响应的一个重要参数。随着间隙的增大 ,混沌响应区变宽 ,轴承的动态刚度减小 ,故在设计滚动轴承 转子系统时 ,应对径向间隙进行优选。