直升机自动倾斜器立式专用轴承试验机的研制

直升机自动倾斜器大轴承是直升机自动倾斜器系统的关键部件,其性能直接影响直升机的操纵性能,对其进行充分的性能试验和寿命评估十分重要。因此,研制了直升机自动倾斜器立式专用轴承试验机,可在不同转速、轴向载荷和倾覆力矩的工况下,对轴承的温度、振动和电动机电流等参数进行实时监控,为大轴承产品结构、材料、润滑、加工工艺改进提供可靠数据。     

基于局部Hilbert边际谱的自动倾斜器轴承故障诊断

针对直升机操纵系统重要承力部件自动倾斜器轴承健康监测与故障诊断的需求,研究相应健康监测技术及其故障诊断方法,从而为直升机结构健康监测状态评估与使用管理提供依据。经验模态分解方法作为一种自适应时频分析方法,非常适用于处理复杂非平稳信号,提出了一种基于局部Hilbert边际谱的直升机自动倾斜器轴承故障诊断方法。该方法首先将振动信号进行小波包分解;然后对重构降噪信号采用Hilbert变换进行包络分析得到包络信号;最后对包络信号进行EMD分解,选取有效IMF集计算局部Hilbert边际谱,提取故障特征。在此基础上,构建了某型直升机自动倾斜器故障诊断试验系统。研究表明,该诊断方法合理、可行。     

基于CATIA CAA的桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型与运动分析

桨毂与自动倾斜器是直升机操纵系统中最关键的部分,由于结构和运动复杂,在设计阶段需要设计人员重复建模及分析,效率较低。根据桨毂与自动倾斜器的结构特点和运动原理,对其自由度进行分析,建立了桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型,并基于CATIA CAA技术开发了参数化模型快速生成、仿真运动分析程序。通过实例模型分析关键部位轴承的运动规律,验证了此方法的可行性和快速性,为桨毂与自动倾斜器的快速设计打下了基础。     

核主泵水润滑轴承的润滑性能及起飞转速

针对核主泵半尺寸水润滑轴承,构建了轴线倾斜下可倾瓦推力轴承的载荷分布模型,提出了推力瓦块的区域性流态模型,分析了水润滑轴承在转速和载荷影响下的层紊流分布特征;在半尺寸水润滑轴承试验台上,研究了轴线倾斜下轴承的基本润滑性能和轴系的起飞转速。结果表明:轴线倾斜对于轴承的性能分布有明显影响,瓦面的流态性质受转速和载荷等运行参数影响,区域性流态模型更能反映轴承的润滑区域性特征,同时,轴线倾斜增大了轴系的起飞转速,实际起飞转速为理论起飞转速的2.5~3倍。研究结果对于全尺寸推力轴承及立式轴承转子系统的研制具有重要借鉴意义。     

自动倾斜器七种等效机构的动力学对比分析

自动倾斜器是直升机操纵系统及旋翼系统中最关键的部件,也是搭载自润滑关节轴承的重要部件,研究和分析自动倾斜器的刚柔耦合,对球铰轴承试验机的研制具有重要的意义。将ANSYS和ADAMS相结合分别建立七种机构构型的内外环嵌套动态式自动倾斜器的刚柔耦合模型,进而对它们进行动力学仿真分析。结果表明:在这七种等效机构中第六种构型(外环3-SPS+PRS、内环3-SPS+PRS+PS)在工作时运动平稳,振动幅度较弱,性能最佳,其刚柔耦合模型球铰轴承的Y方向位移、速度、加速度曲线的变换范围最小。     

基于VMD-SE和DE-ELM的直升机滚动轴承故障诊断方法

针对直升机自动倾斜器滚动轴承转速低、钢球多,故障特征频率难提取的问题,利用VMD-SE和DEELM对直升机滚动轴承进行故障诊断。首先,对振动信号进行变分模态分解,利用中心频率法选择模态数,通过样本熵提取模态分量的特征;其次,利用差分进化算法对ELM进行优化;最后,利用课题组测得的真实数据进行故障诊断试验。结果表明:相比ELM和BA-ELM方法,DE-ELM在隐含层节点数较少情况下对轴承故障识别率达到99%以上,验证了该方法用于直升机自动倾斜器滚动轴承故障诊断的有效性。     

计及轴颈轴向运动的径向滑动轴承润滑分析

以轴-径向滑动轴承系统为研究对象,综合考虑轴颈轴向运动和倾斜,建立了倾斜轴颈的轴承的流体动力润滑模型,采用有限差分法求解Reynolds方程,分析了不同的轴颈倾角、转速、偏心率和轴承间隙下的轴颈轴向运动对倾斜轴颈的轴承润滑性能的影响规律。结果表明：轴颈轴向运动对倾斜轴颈滑动轴承润滑特性影响显著,且影响程度与轴颈倾角和转速有直接的关系,倾角越大,对轴承润滑性能的影响越大,转速越低,对轴承润滑性能的影响越显著;轴承间隙越小,对轴承润滑性能的影响越大。     

基于分形理论的多孔质气体止推轴承倾斜研究

多孔质节流器表面孔隙分布的不均匀性会导致多孔质气体轴承的倾斜。为寻找一种合适的方法来评价渗透率分布对多孔质轴承倾斜的影响,通过图像采集得到多孔质节流器表面孔隙的局部分形维数,然后利用局部分形维数的分布情况来评价渗透率的不均匀性,并提出分形维数分布向量来评估多孔质轴承的倾斜。通过实验测量多孔质轴承工作状态下的倾斜角度和方向。实验结果表明,该方法可以在不破坏多孔质节流器的情况下很好地预测多孔质轴承的倾斜:局部分形维数分布越集中则表明多孔质节流器的渗透率越均匀;根据分形维数分布向量的模可判断出轴承倾斜的角度大小,轴承倾斜的方向和分形维数分布向量的方向和达到了很好的吻合。     

轴颈倾斜对内燃机主轴承润滑和磨损的影响

建立内燃机主轴承热弹性流体动力润滑模型,考虑轴颈倾斜,以粗糙接触压力表征轴颈与轴瓦的磨损程度.通过对不同工况下主轴颈倾斜角度、粗糙接触压力等的计算,研究轴颈倾斜对主轴承润滑和磨损的影响.结果表明,轴颈不对中倾斜角度较小时,主轴承仍能够处于流体润滑状态;轴颈倾斜角度较大时,轴承处于边界润滑状态,出现偏摩擦磨损.转速和负荷对轴颈倾斜影响较大,高转速和满负荷时轴承的润滑不良,磨损较大.     

基于ANSYS和ADAMS的自动倾斜器柔性动平台动力学仿真分析

自动倾斜器柔性动平台是直升机旋翼系统中搭载自润滑关节轴承的重要部件,研究柔性动平台对分析自动倾斜器运行安全性有着重要意义。将ANSYS软件和ADAMS软件相结合建立自动倾斜器刚柔耦合模型,并对其进行动力学仿真。结果表明:所建柔性体模型比以往构建的刚性体模型更符合自动倾斜器运动状态,柔性系统仿真结果能更真实、准确地反映动平台的运动特性。     

汽轮机给水泵机组双联泵失效原因分析

某堆配置的汽轮机给水泵机组在转速达到电动油泵自动切除转速后,出现跳机现象.排查分析原因,最终确定是机组双联泵失效,导致在电动油泵切除后无法为机组供足够的滑油和控制用油,引起汽轮机的润滑油压或(和)速关阀驱动装置驱动油压低于限值,触发机组跳机动作.为检查双联泵具体失效原因,对双联泵进行解体检查、材料分析,以及对轴、键、轴承等部件进行失效分析计算,最终确定双联泵失效的原因为轴承轴向预紧力过大,降低了轴承工作寿命,发生了接触疲劳失效,引起轴倾斜,轴因负载过大被扭断,造成失效.     

动态式连接的少自由度混联机构的运动学分析

动态式连接混联机构源于直升机自动倾斜器等效机构,可广泛应用于直升机旋翼系统中球铰轴承疲劳试验机。提出内外环嵌套动态式连接的一种新混联机构,其特点是将直升机自动倾斜器原来的上下混联机构改为内外环嵌套混联机构,内外环之间采用球铰副连接,从而可以使机构体积减小,降低耗能,提高机构高速旋转时的稳定性。依据螺旋理论和等效自由度的方法,计算该混联机构的自由度。应用数值方法针对该机构进行位置正解分析。根据正解分析该机构的工作空间。所得结果可为球铰轴承疲劳试验机的研制提供参考依据。     

超高速主轴轴承内部润滑状态分析

基于稳态Ree-Eyring模型点接触热弹流润滑理论,采用多重网格法分析了油气润滑超高速主轴轴承在不同结构参数和工况条件下内部各接触区域的润滑状态;通过对轴承内部球与内、外套圈滚道之间的润滑状态进行系统仿真,分析了轴承转速、轴向预载荷、球径和初始接触角等基本参数对超高速主轴轴承内部润滑状态的影响。结果表明:超高速运行状态下的主轴轴承,其内部接触区的润滑油膜温度急剧升高,制约着电主轴轴承极限转速的提高;优化轴承的球径和初始接触角可使轴承内部接触区达到最佳的润滑状态;轴承的轴向预载荷对内部接触区的润滑状态影响不大。     

考虑边界滑移状态的液体动静压球轴承稳定性分析

液体动静压球轴承稳定性分析包括探究其动态特性及临界转速,其刚度和阻尼系数对轴承转子系统稳定性具有重要影响,而研究临界转速可有效避免轴承转子系统发生涡动失稳。考虑边界滑移条件,将小孔节流器进入油腔流量与封油边流出流量相等作为边界条件,求解出边界滑移状态下的Reynolds方程得到油腔压力和封油边压力;对边界滑移状态下瞬态Reynolds方程采用小扰动法推导出扰动压力偏微分方程,结合有限差分法和松弛迭代法求解方程得到边界滑移状态下液体动静压球轴承的刚度和阻尼系数,进而通过线性稳定性方法求解临界失稳转速,探讨滑移系数、供油压力、转子转速之于轴承动态特性的影响及临界转速之于滑移系数的变化规律。结果表明,滑移系数增大会导致4个刚度系数和交叉阻尼系数减小、直接阻尼增大;供油压力增大将导致8个动态特性系数均增大,转速增大将导致刚度增大及阻尼减小,且滑移效应的发生不影响上述规律;临界转速随滑移系数的增大而减小,系统稳定性降低。     

考虑惯性力的高速螺旋槽止推轴承承载性能研究

通常在气体轴承相关计算中简化了雷诺方程,忽略了惯性力的影响。而当轴承转速非常大时,气体的惯性力影响增大,忽略惯性力会带来较大误差。建立考虑惯性力的高速螺旋槽气体止推轴承理论计算模型,采用有限元法求解雷诺方程,得到考虑惯性力时的气膜压力分布和轴承承载力,并分析转速变化时轴承承载力的变化。结果表明,高转速时气体的惯性力会显著降低轴承承载力。分析50 000 r/min高转速下各参数变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽深度及槽长比变化时,承载力均会出现极大值,且在出现极大值时惯性力的影响最大;随着气膜厚度增大,承载力逐渐下降,且惯性力的影响逐渐增大;随着螺旋槽数量增加,承载力逐渐增大,而惯性力的影响较稳定。分析转子轴线倾斜对承载力的影响,结果表明在相同转速及相同轴承参数下转子轴线倾斜时承载力略微增大。     

双转子动力学研究

构建了带轴间轴承的双转子系统动力学模型,研究了不同内外转子转速对双转子系统临界转速的影响.研究工作分为数值仿真与实验验证部分,首先通过数值仿真表明不同内外转子转速对耦合双转子系统的临界转速具有重要影响,然后在实验器上验证了仿真结果的正确性.     

轴内操纵自动倾斜器运动学仿真分析

针对一种应用于跷跷板式旋翼的轴内操纵构型自动倾斜器的结构设计问题,搭建了此类构型自动倾斜器的运动仿真平台,通过运动仿真分析该型自动倾斜器的运动学特征,并修正设计参数,具有完善轴内操纵构型自动倾斜器结构设计参数的应用价值。     

温度变化对新型混合槽水润滑橡胶轴承润滑特性的影响

为研究新型混合槽水润滑橡胶轴承的润滑特性,采用有限元法建立了橡胶轴承的热流固耦合模型,在考虑不同进水温度和不同转速的条件下,分析了混合槽橡胶轴承与带有T形、V形沟槽的橡胶轴承在衬层变形、水膜压力、流场速度等方面的差异。结果表明:混合槽橡胶轴承能较好地适应水温的变化,解决了T形、V形沟槽橡胶轴承存在的衬层变形大、水膜压力较低的问题,并改善了单一槽型轴承承压区压力峰值急剧变化的问题;随着进水温度的升高,衬层变形量和水膜压力均减小,承载力下降,而且较高转速下承载力的下降趋势比低转速下更为明显;随着进水水温的升高,水的黏性系数持续降低,橡胶轴承的润滑状态变差,轴承润滑状态由混合润滑和弹流润滑状态过渡到完全混合润滑状态。     

直升机自动倾斜器轴承试验技术研究

自动倾斜器轴承工况相对特殊,工作过程中轴承外圈旋转,主要承受轴向力和弯矩(倾覆力矩),使其试验难度增加。通过针对性的设计,使试验机具备外圈旋转、轴向力和弯矩的复合加载能力,满足了试验要求,并可实现计算机控制、载荷谱加载、试验过程监控和实时记录等功能。     

多孔质气体静压径向轴承倾斜状态特性研究

为研究倾斜状态对多孔质气体静压轴承性能的影响,基于一维流动模型应用有限元方法对多孔质气体静压轴承进行数值分析,研究渗透率、初始偏心距、倾斜角度等重要因素对多孔质径向轴承承载能力和弯矩的影响。结果显示:轴承初始偏心距对轴承承载能力影响很大;在相同初始偏心距时,倾斜状态下的径向轴承承载能力随着轴承倾角的增大而增大;在相同倾斜角度时,径向轴承承载能力分别随着轴承初始偏心距和轴承渗透率的增大而增大,并且初始偏心距越大,渗透率对承载能力的影响越大。