高速气浮轴承动静压耦合效应研究

采用有限体积法研究高速气浮轴承的动静压耦合效应.通过对高速气浮轴承内部流场的仿真分析,探讨轴承转速与偏心率对气浮轴承动静压耦合效应的影响.结果表明,基于有限体积法的三维模型可以有效地模拟动静压气浮轴承的内部流场,并与实际情况更加吻合;偏心率较小时,轴承的动静压耦合效应较小,其承载力随偏心率呈线性变化,偏心率较大时,动静压耦合效应增强,其承载力随偏心率呈非线性变化;随着偏心率和转速的增加,轴承的动静压耦合效应增强,从而对轴承气膜压力分布以及压力值的大小产生明显的影响.     

双排均布孔止推气体轴承参数正交实验研究

针对有均压腔的双排均布孔静压止推气体轴承刚度不足的弱点,对其结构参数进行正交实验设计,并用Fluent静态仿真进行计算,最后对计算结果进行方差分析,找出对轴承刚度影响显著的因素及规律。结果表明:节流孔直径与均压腔直径是影响轴承刚度的主要因素,均压腔深度、节流孔深度、供气孔直径、供气孔深度是影响轴承刚度的次要因素;随着气膜高度的增加均压腔的直径对轴承刚度的影响逐渐超过节流孔直径对轴承刚度的影响,随着气膜高度的继续增加,均压腔的直径对轴承刚度的影响逐渐减小;气膜的高度越大,轴承在越大的节流孔直径、越大的均压腔深度下获得最佳的刚度;气膜的高度越小,轴承在越小的节流孔直径、越小的均压腔深度下获得最佳的刚度。     

气浮轴承均压腔内圆角结构对振动特性影响的实验研究

针对不同结构的均压腔对气浮轴承微振动特性影响问题,提出了节流孔出口处圆角连接结构和均压腔出口处圆角连接结构两种能有效抑制振动强度的气浮轴承。通过搭建微振动测试实验平台,对现有均压腔内无圆角连接与提出的节流孔出口处圆角连接和均压腔出口处圆角连接的气浮轴承进行了实验对比研究;利用该平台分别对3种不同结构在不同供气压力下的微振动信号进行了采集,分析了其振动特性。研究结果表明:轴承的微振动强度随着供气压力的增大而增大,均压腔内的圆角结构对共振频率的影响较小,对振动幅值的影响较大;在较大供气压力状态下,采用均压腔内圆角结构能有效抑制轴承微振动,其中节流孔出口处圆角连接结构对轴承微振动强度的抑制效果较好。     

弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析

为了研究影响弹性均压槽空气静压轴承静态特性的因素,基于气固耦合原理,建立弹性均压槽空气静压轴承的耦合控制方程,采用有限差分对控制方程进行离散求解,分别研究供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承静态特性的影响。结果表明:供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承承载力和刚度的影响较大,供气压力越大,轴承的承载力和刚度也越大,但刚度最大时的工作气膜间隙越小;均压槽宽度越大,轴承刚度最大时的工作气膜间隙越大;节流孔直径越小,轴承刚度越大。实验结果和理论计算结果基本一致,验证了数学模型和理论方法的正确性。     

十字均压槽对平面静压气浮轴承动态性能的影响研究

为解决平面静压气浮轴承受外界周期性扰动而振动的问题,将线性摄动法技术和流量连续性边界应用到频域内振动分析模型中,开展了气膜内压强对振动的响应分析。建立了气膜压强稳态、振动实部和振动虚部之间的耦合关系,提出了压强扰动项虚部和实部分离方法,在频域内轴承刚度和阻尼系数变化上对十字均压槽的作用进行了评价,进行了不同气膜厚度条件下轴承刚度和阻尼系数的数值模拟。研究结果表明:十字均压槽对频域内动态刚度和阻尼系数的影响受气膜厚度(h)影响,当6μm h 7. 5μm时,十字均压槽既增大了轴承刚度,又提高了轴承稳定性;当9. 7μm h 16μm时,尽管十字均压槽提高了轴承的刚度,但降低了轴承稳定性。     

考虑流固耦合作用的超高速液体动静压轴承油膜特性研究

考虑润滑油的黏温效应对动静压滑动轴承的影响,建立超高速液体动静压滑动轴承的油膜-轴瓦流固耦合模型,采用计算流体动力学（CFD）方法求解连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组得到动静压轴承油膜的压力场和温度场;采用双向流固耦合分析方法对动静压轴承进行计算,分析轴承弹性形变对油膜特性的影响。结果表明：动静压轴承的油膜压力和最大形变量均随着转速的升高以及供油压力的增加而增大;提高供油压力可以加剧润滑介质的流动,从而在一定程度上降低油膜温度;考虑流固耦合作用之后,动静压轴承的实际承载力和油膜压力均一定程度上减小。     

高铁轴承试验台陪试轴承腔气液两相流压力分析

以高铁轴承试验台陪试轴承腔为研究对象,根据陪试轴承的载荷和转速,采用VOF模型和RNGκ-ε湍流模型对高铁轴承试验台陪试轴承腔简化模型内气液两相流进行数值模拟,分析轴承转速、回油孔直径对陪试轴承腔压的影响,获得气液两相流中润滑油压力场和速度场在轴承腔内的分布情况。结果表明,随着试验台陪试主轴转速的提高,轴承腔压随之增大;随着回油孔直径增大,出口附近轴承腔压降低比其他部位腔压变化更为明显。     

高速圆柱滚子轴承的热力耦合分析

鉴于圆柱滚子轴承运转过程中承载区存在热力相互耦合作用,结合轴承动力学分析方法和热分析、温度场分析方法建立了滚动轴承热力耦合分析计算模型并进行了求解。基于建立的计算模型分析了热力耦合效应对轴承温度场分析和承载性能计算以及疲劳寿命预测的影响,并探讨了轴承结构参数以及工况条件对热力耦合效应计算效果的影响。结果显示,考虑热力耦合效应与不考虑热力耦合效应两种计算方法在温度场分布、承载性能以及疲劳寿命等计算结果上存在较明显的差异,且该差异受轴承结构参数和工况条件的影响。     

粘变条件下有限长滑动轴承的性能分析

用有限差分法,选取合适的边界条件,计算粘度不变时有限长滑动轴承的特性,与考虑粘温效应和粘压效应下的计算结果相比较,分析了由温升和压力变化引起的粘度变化对轴承静特性参数、8项动力特性系数以及系统稳定性造成的影响.结果表明在一般工况下,粘压效应对轴承特性的影响不大,而在大偏心率的情况下,粘温效应对轴承特性的影响较大,不容忽视.     

考虑应力偶计入区间及黏压效应的倾斜轴承非牛顿流体润滑特性研究

以滑动轴承为研究对象,考虑轴颈倾斜及润滑油黏压效应影响,建立轴承应力偶流体动力润滑模型,引入临界油膜厚度系数,探究应力偶流体对油膜厚度的敏感度,分析应力偶流体计入区域、应力偶系数、倾斜角及黏压效应对轴承润滑特性的影响.结果 表明:随着应力偶系数的增加,润滑特性参数随油膜厚度的敏感度逐渐增加.较牛顿流体,考虑滑油应力偶效应时,轴承油膜压力显著增加,且随着应力偶计入区域的增加,轴承最大油膜压力逐渐增加,摩擦因数逐渐减小.在最小油膜厚度区域附近计入应力偶效应时,影响最为显著.轴颈发生倾斜时,倾斜作用将加剧应力偶效应,且随着应力偶系数的增加,倾斜对应力偶效应的影响愈加显著.黏压效应对应力偶流体轴承油膜压力有显著影响,但对于摩擦因数及端泄流量,其影响微弱.     

径向轴承考虑压粘效应的雷诺方程式及短轴承的近似解

本文针对滑动轴承压强低的特点，将压粘方程线性化，提出了线性化的压粘方程式，在此基础上，建立了考虑压粘效应的有限长径向轴承的雷诺方程式，此方程可作为研究有限长径向轴承的基础，此外，在本文中还介绍了用近似法解考虑压粘效应对矩径向轴承计算的主要结果，并用算例将它与考虑压粘效应的短轴承的解析解作计算对比，结果表明近似解表达式的结构简单，更方便应用，而且误差很小，数值计算说明了压粘效应对最小油膜厚度的影响是使它的厚度有一定程度的增厚，润滑计算计算时应当考虑。     

双排孔静压止推气体轴承数值模拟

为了给超精密设备的研制提供参数依据,建立双排孔静压止推气体轴承气膜模型,并结合理论验证其正确性,然后用Fluent进行仿真计算,找出了结构参数对轴承承载力及刚度的影响规律,最后进行了参数优化。Fluent仿真表明:仿真与理论吻合;当0.01 mm相似文献   

轴承防尘盖压盖模具改进

闭式深沟球轴承在无锡注油压盖机上压防尘盖时,由于套圈热处理后变形,防尘盖外径尺寸超差等因素的影响,使部分轴承压盖质量不合格。针对以上问题,对轴承防尘盖压盖胎结构进行了改进,挽救了压盖废品。     

基于弹性壳体模型的波箔型气体动压径向轴承静特性分析

采用有限单元法,对波箔型气体动压径向轴承的箔片建立了弹性壳体单元模型。该模型综合考虑了箔片膜效应与弯曲效应之间的耦合,更能真实地反映出波箔和平箔的变形。运用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,分析了轴承气膜厚度分布、压力分布、箔片变形量分布以及承载能力,并与实验结果进行了比较,证明了该方法的可行性和精确性。分析了转速、箔片厚度对轴承特性的影响,结果表明:转速上升,承载能力增大;箔片厚度小于0.2mm时,厚度的改变对轴承的影响较大。     

压黏效应对螺旋油楔动压滑动轴承特性的影响

对螺旋油楔动压滑动轴承进行了研究,推导出了斜坐标系下雷诺方程、油膜厚度方程和速度方程的有限差分公式.在此基础上,建立了考虑压黏效应的螺旋油楔动压滑动轴承的雷诺方程式.运用有限差分法,计算得出有无考虑黏压效应情况下,轴承的动静特性参数.结果表明:压黏效应使滑动轴承的油膜厚度有所提高,油膜压力、承载力和端泄量有所减小;压黏效应对轴承的刚度系数和阻尼系数、流线分布、摩擦阻力和温升都有不同程度的影响,是分析螺旋油楔动压滑动轴承动静特性的一个不可忽略的因素.     

喷嘴结构对角接触球轴承油气润滑中气帘效应的影响

针对角接触球轴承油气润滑中的气帘效应问题,基于气液两相流理论,构建了轴承腔内油气两相流的数值分析模型,分析了轴承腔内气帘效应的形成机理及影响因素,对比分析了5种喷嘴结构对气帘效应的影响。结果表明：在高速工况下,内圈与滚动体接触区附近产生的气帘效应阻止润滑油到达润滑点;气帘效应随轴承转速的升高而加剧;使用D型喷嘴结构时,气帘效应的影响最小,滚动体接触区附近油相的体积分数最大,轴承润滑效果最佳。     

3D混压轴承油膜的静态分析

应用有限元素顺序耦合分析法,研究毛细管节流形式的单列四腔混压轴承的偏心率、偏位角及承载力间的关系,并得出结论。     

轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析

航空发动机轴承腔中考虑油滴运动的气相物理场分析是进行二次流及润滑系统设计的基础工作。因此,采用有限元数值分析的方法,研究了轴承腔中嵌入油滴运动影响条件下气相介质的速度场、温度场和压力场,并探讨了转子转速对气相介质流动速度、温度以及轴承腔连通区域压力分布的影响规律。分析结果表明:随着转子转速的增大,气相介质流动速度和温度增大,同时进气腔与回油腔之间压力差减小。此外,将考虑油滴运动的气相物理场与油滴/空气相的耦合计算方法所得结果进行对比,据此确定本文所采用研究方法的准确性及其在计算时间上的优势。     

磁悬浮轴承-转子-基础系统的耦合动力学模型

建立了磁悬浮轴承-转子-基础系统完整的机电耦合动力学模型.除了人们通常考虑的陀螺效应、控制系统的电学微分方程、传感器与磁轴承非共点安装对系统性能的耦合影响外,着重考虑和增加了基础横向振动对系统动态特性的影响,该模型可用于五自由度磁悬浮轴承-转子-基础系统的机电耦合动力学生能研究.     

牙轮钻头空心圆柱滚子轴承热力耦合分析

根据轴承接触力学和传热学理论,建立了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的热力耦合计算模型,分析了其温度、应力与变形分布,并研究了空心度、钻压、摩擦因数、转速、润滑脂温度和井温参数对轴承热力耦合场的影响。结果表明:牙轮钻头空心圆柱滚子轴承系统的最高温度出现在止推轴承上,最大等效应力发生在牙爪轴颈上,最大位移发生在牙轮上,最大接触应力发生在空心滚子接触副上;随着空心度的增大,空心滚子的最高温度、最大接触应力和最大变形均逐渐减小,而最大等效应力呈现出先减小后增大的趋势,空心度为55%的空心滚子等效应力最小;轴承各部件的温度、应力与变形均随钻压、摩擦因素、转速、润滑脂温度和井温的增加而增大。研究结果可为牙轮钻头轴承的设计和优化提供参考,对牙轮钻头在高温深井中的使用具有借鉴作用。