高速硬盘螺旋槽动压滑动轴承变温条件下的动力学特性

螺旋槽动压滑动轴承随着工作温度的升高,润滑油的黏度和轴承间隙显著减小.应用非线性膨胀理论精确计算轴承间隙,结果显示,轴承间隙的变化是影响硬盘驱动器主轴轴承动态特性的重要因素.     

流体动压滑动轴承优化设计 (二)流体动压滑动轴承的性能函数

一、参数分析流体动压滑动轴承设计中所涉及的参数较多,计有: (1)几何参数(图1) 轴承直径D,轴承宽度B,半径间隙c,油楔张角α,椭圆偏心     

动压轴承的原理与应用

一、前言动压轴承是滑动轴承中的一种。动压滑动轴承是靠轴的转动形成油膜而具有承载能力的。一般而言,动压轴承是一种利用换形把相对运动的两表面被润滑剂分开并承载荷的轴承。粘性流体（如润滑油）在收敛楔形（如图1所示）间隙中流动,由于流层间剪切应力的作用会产生流体动力,这就是动压润滑轴承的机理。由此可知,构成动压滑动轴承的要素是轴和轴承两相对运动的表面之间要有：（1）收敛的楔形：（2）足够的相对运动速度;（3）一定粘度的润滑剂,且供给连续而充足。润滑剂是液体为液体动压轴承,是气体则称为气体动压轴承。对于液体动…     

推力滑动轴承表面织构的优化设计

在推力滑动轴承表面设计轴对称分布的扇形直槽织构,以提高轴承的流体动压润滑性能。为对扇形直槽的参数(直槽的数目、深度和面积比)进行优化设计,将轴承的内外径、转速、润滑油黏度、轴承间隙以及直槽参数作为变量,求解不同变量值下的Reynolds方程,得到油膜承载力,运用最小二乘法对承载力的离散数据进行拟合,得到承载力的拟合函数,并推导出摩擦因数的表达式。针对"轴承间隙已知,要求承载力最大或者摩擦因数最小,以及承载力已知,要求轴承间隙最大或者摩擦因数最小"这四种约束条件及优化目标,利用承载力和摩擦因数的拟合公式,得到对应的直槽参数的最优值。通过数值试验,将拟合公式计算的承载力、轴承间隙和摩擦因数与直接求解Reynolds方程得到的结果进行对比,验证了直槽参数优化结果的正确性。设计加工三种具有不同直槽数目和深度的扇形直槽织构并进行摩擦试验,通过对比摩擦因数的计算值和试验值后发现,承载力和摩擦因数的拟合公式在趋势上是正确的,直槽参数的优化结果是可信的。     

轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

氧气压缩机重载荷曲轴用小孔节流静压轴承的设计

提出用剖分结构的静压轴承作为氧气压缩机曲轴支承轴承,取代轴瓦剖分形式的滑动轴承.设计了剖分式静压轴承结构和节流方式,确定该静压轴承的各项参数,分析了油腔、小孔结构对静压轴承的轴承刚度、功耗以及承载能力的影响.结果表明采用小孔静压轴承避免了普通滑动轴承工作时的干摩擦,实现了真正的油膜润滑;当小孔直径选择适当数值时,不仅可获得较大的承载刚度,并且具有较小的摩擦功耗.     

国内外动压滑动轴承的测试方法概况

本文简明而系统地介绍了国内外机床动压滑动轴承试验中测量油膜压力、油膜厚度、油膜刚度、主轴回转精度、摩擦功耗等各项参数的不同方法及其优缺点,指明了轴承测试的发展动向和趋势。     

大间隙环流中轴承支承的单质量转子系统特征值分析

建立了大间隙环流中动压滑动轴承支承的单质量转子系统运动方程和特征方程，分析了系统参数对特征值的影响。结果表明，动压滑动轴承特性系数（如刚度和阻尼系数）、大间隙环流特性参数（如流体动力质量、壁面摩擦因数和无量纲间隙比）以及单质量转子系统参数（如系统固有频率）对系统特征值有不同程度的影响。结果表明：随着表征轴承刚度特性的ω1的增大，失稳转速增加，最终γ趋近于2，即相当于Jeffcott转子系统，同时临界转速也随之提高；随着表征轴承阻尼特性ζ的增大，失稳转速不变，临界转速提高；随着表征大间隙环流特性的流体动力质量α的增大，失稳转速不变，临界转速下降；随着表征大间隙环流特性的壁面摩擦因数和无量纲间隙比值β的增大，失稳转速和临界转速均不发生变化：随着表征单质量转子特性的固有频率ω0的增大．失稳转速下降．临界转速降低．     

动压滑动轴承装配经济精度的分析

分析了动压滑动轴承正常工作时保持液体摩擦所需的最大、最小及最佳配合间隙,热变形及磨损对动压滑动轴承的间隙影响,提出了动压滑动轴承设计时应考虑其装配经济精度问题。     

考虑不同加速工况的滑动轴承的启停性能分析*

滑动轴承的摩擦磨损主要发生在启停阶段。为了研究启停工况下的滑动轴承的摩擦学性能,建立一种面向径向滑动轴承的混合润滑数值分析模型。采用质量守恒边界条件的雷诺方程求解流体压力,采用Greenwood和Tripp接触模型预测固体表面接触,而通过Johnson载荷分配概念将润滑模型和接触模型联系起来,从而实现对滑动轴承在启停工况下从混合润滑过渡到动压润滑的摩擦学行为分析。利用该模型,研究轴承系统在启停阶段从边界润滑、混合润滑到动压润滑演化过程中的摩擦学性能;以径向滑动轴承系统为例,结合不同的轴承转速变化函数,分析轴承加速对轴承启停性能的影响;同时研究工作工况、润滑油温度、轴承的结构参数对轴承启停性能的影响。结果表明：轴承启动加速度在合理范围内越大越好,能使轴承更快进入动压润滑;较高的转速、较低的润滑油温度和较大的径向轴承间隙能使轴承拥有更好的启停性能。     

滑动轴承运行模态参数理论分析及试验验证

滑动轴承的模态参数是其状态监测的重要指标,而轴承表面的磨损、润滑条件以及工作条件对轴承的模态参数有很大影响。为有效监测滑动轴承运行模态参数从而实现其早期故障检测,建立滑动轴承动力学模型并用复模态分析方法提取出系统的模态参数,研究滑动轴承的润滑油与轴承表面的作用诱导高频振动的机制,分析转速、载荷和润滑剂黏度对模态参数的影响,并进行实验验证。结果表明:轴承的润滑对于系统的高频振动有很大的影响;油膜刚度较高时,受润滑影响的模态阶数较少,并且转速的提高会导致固有频率先升高后降低;高频带范围内随着载荷增大振幅增大,低频带内润滑剂黏度增加模态频率降低。     

不同结构参数对水润滑滑动轴承动压效应的影响

水润滑滑动轴承在水液压柱塞泵/马达、潜水电机等海洋水下机械装备中应用广泛,其性能好坏对整机可靠性具有重要影响。对水润滑滑动轴承动压效应进行了理论分析,基于Reynolds方程建立了轴承动压效应的数学模型并通过有限差分法进行数值求解,系统分析了偏心率、半径间隙、宽径比等不同结构参数对轴承水膜压力分布、偏位角以及承载力的影响规律。仿真结果表明:水膜最大动压值及承载力随偏心率的增加而增大,偏位角则随偏心率的增加而减小;半径间隙的增大会使轴承承载力近似呈线性减小;增大宽径比有助于提高水膜动压承载能力,但承压增幅将不断减小。为水润滑滑动轴承的设计选型以及高可靠水液压元件、潜水电机等水下机械装备的研制提供参考。     

以高压CO2为介质的推力箔片轴承静特性分析

针对超临界二氧化碳布雷顿循环用压缩机中的推力箔片轴承开展了数值研究,通过MATLAB编程数值计算求解变密度、变黏度湍流雷诺方程和耦合弹性箔片变形方程,得到楔形间隙内气膜压力分布及推力箔片轴承承载力和摩擦功耗,并与空气润滑介质对比;进一步分析推力箔片轴承节距比、瓦张角、楔形高度及最小气膜厚度对轴承承载力和摩擦功耗的影响。计算结果表明:高压CO₂下弹性箔片变形比常压空气时更大,轴承承载力远高于常压空气轴承;瓦张角为45°和节距比为0.5的推力箔片轴承具有较高的承载力和较低的摩擦功耗;楔形高度设计过大会降低承载力,增大摩擦功耗,使载荷集中在水平区域;增大最小气膜厚度设计值虽能减小摩擦功耗,但却引起承载力的显著降低。     

动压气体轴承的设计和应用

1.动压气体轴承的特点动压气体轴承和动压液体滑动轴承在原理上完全相同。但气体和液体润滑剂的性质不同,所以两者具有如下不同的特点。①与油为非压缩性流体相反,气体具有可压缩性。所以轴承间隙内气体的压力和气体的密度有关。与密度一定的非压缩性流体相比,压力分布是变化的。压缩性影响的大小,用压缩性常数A来衡量。     

滑动轴承摩擦性能试验研究及方法

摩擦是摩擦副(如滑动轴承副)的接触表面在相对运动时产生的相互阻碍作用。因此摩擦性能的好坏是评定滑动轴承的滑动性能和承载性能的一个重要指标。国外的技术资料显示,动压轴承仍然是当今世界应用和研究非常广泛的一种轴承形式。但是由于普通动压轴承在起动和停机的某瞬间总是会发生表面固体接触,从而产生磨损,因此当人们对滑动轴承材料或结构进行试验时,还特别对边界摩擦和混合摩擦感兴趣。也就是     

凹槽型织构化径向轴承的润滑性能研究

在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明：带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。     

凹槽型织构化径向轴承的润滑性能

在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明:带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。     

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.     

考虑润滑油黏温效应的动压滑动轴承性能分析

滑动轴承的相关研究很多都基于等黏度的情况下,这与轴承的实际工作情况有较大的出入。使用计算流体力学FLUENT通过编写的黏温方程UDF程序进行动压滑动轴承润滑油黏度的计算,并考虑黏温效应对动压滑动轴承性能的影响,比较等黏度与变黏度情况下动压滑动轴承的油膜压力与承载力、油膜的轴向与周向温度分布。结果表明:在考虑黏温效应条件下,轴承的承载力、油膜压力、摩擦力均小于定黏度条件下,这是由于温度升高导致黏度降低,从而减小了油膜静压力和承载力;在轴承轴向方向上,从油膜中心位置向两端部,油膜温度逐渐升高;在轴承圆周方向上,从收敛区到发散区,油膜温度先升高后降低,油膜温度峰值出现在轴承发散区的端部位置。     

基于CFD的阶梯面推力滑动轴承承载性能分析

依据流体动压润滑气穴两相流理论,运用计算机流体力学(CFD)方法,针对阶梯面滑动轴承流体动压润滑模型,直接求解N-S方程进行数值分析,考察阶梯面滑动轴承阶梯深度比、长度比、阶梯数和转速对承载承载特性的影响规律。分析结果表明,其他条件一定时,阶梯深度比相对长度比对轴承承载力的影响更显著,深度比为1.7,长度比为1.3,轴承承载力均处于最大,转速对轴承承载力影响呈线形增加,阶梯数对承载力的影响呈现先增加后减小的变化规律。