可倾瓦推力轴承在变载荷下的瞬态润滑性能研究

建立了可倾瓦推力轴承中的油膜厚度方程、瞬态油膜压力方程、瞬态油膜温度方程以及求解油膜力和瓦块力矩的数学模型，提出了基本方程的数值求解过程，研究了可倾瓦推力轴承变载荷下的瞬态润滑性能。结果表明，随着载荷的增大，油膜厚度减小，油膜温升增大。在达到同样载荷时，对于较大的载荷变化率，其油膜温升反而较小。另外，随着载荷的增大，瓦块的倾角也．随之逐渐增大。     

船舶可倾瓦推力轴承工况参数对润滑特性的影响

为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响,利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,考虑轴瓦的热弹性变形,联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型,研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时,最小油膜厚度增大,最大油膜压力和最高油膜温度降低;在正常运行工况条件下,轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能,轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性;在转速不变时随着载荷的增大,最小油膜厚度降低,最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加,需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况;在载荷相同的情况下,随着转速的提高,油膜厚度和油膜温度增大,油膜压力变化不明显,油膜刚度和阻尼随转速增大而降低,在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性和失稳转速分析

以可倾瓦推力轴承系统为研究对象,建立了油膜厚度方程、瞬态压力方程、油膜力的Taylor级数展开式,推导出了油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦块的力矩刚度和阻尼动力学系数。分析了系统的稳定性,根据失稳频率的概念,提出了求解系统失稳频率的一种新颖而又简单的方法,并据此求出了失稳转速。     

推力轴承二维流动油膜中的温度因子分析

在对可倾瓦推力轴承中的油膜厚度方程 ,油膜压力方程 ,能量方程以及油膜对可倾瓦的力矩方程等方程进行无量纲化的基础上 ,进行了数值分析 ,提出了温度因子的概念。研究表明 ,对于给定的推力轴承 ,油膜中温度的分布只与温度因子有关 ,对于不同的转速 ,温度因子为一常量     

圆形可倾瓦推力轴承润滑的计算机仿真

针对大型设备中所应用的圆形可倾瓦推力轴承的润滑问题,采用计算机对圆形可倾瓦推力轴承的润滑性能进行了仿真,通过软件程序计算了单个圆形可倾瓦推力轴承瓦面的油膜形状分布情况、油膜压力分布规律及油膜温度分布规律、功率损耗大小、流量多少等参数。结果表明,通过该仿真程序可模拟出不同工况下圆形可倾瓦推力轴承润滑参数,进而提前实现对圆形可倾瓦推力轴承润滑特性的预测,为大型设备中所使用的圆形可倾瓦推力轴承的设计、润滑和实验提供基础数据。     

可倾瓦推力轴承的线性和非线性动特性研究

建立可倾瓦推力轴承中油膜对镜板的作用力和油膜作用下可倾瓦的力矩的准静态线性和非线性动力学模型,并且通过对油膜压力进行二阶泰勒级数展开推导出４０个油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦的力矩的线性和非线性刚度及阻尼系数,为以后进一步研究推力轴承的稳定性和动特性奠定了基础。     

线支承扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

建立了线支承扇形瓦推力轴承中油膜压力、油膜厚度、能量方程和粘温方程等的无量纲表达式，研究了各种刮瓦形式和支承线的倾斜度对推力轴承的油有膜厚度分布和温度分布的影响，研究表明，对于可倾瓦来说，各种刮瓦形式并不能有效降低润滑油的温升，不会明显改善推力轴承的润滑性能；推力轴承在经过长期运行后，推力瓦块支承线因受压缩将会向内倾斜，瓦块外半径处沿圆周方向上的油膜厚度显著减小，从而使润滑油温升大大提高，明显降低了推力轴承的润滑性能。     

柔性支承可倾瓦滑动轴承油膜动力减振特性分析

将传统可倾瓦的机械刚性支点改进为液压支撑,提出一种主动减振可倾瓦轴承——柔性支承可倾瓦轴承。基于有限差分法提出一种新的轴颈中心平衡位置迭代计算方法,通过MatLab编程计算轴承平衡状态的动态特性参数;建立柔性支承可倾瓦轴承内外部油膜等效质量弹簧阻尼系统动力学模型,并对柔性支承可倾瓦轴承-转子系统的稳态及瞬态响应等减振特性进行仿真分析。研究结果表明:双层油膜轴承综合支承刚度小于单层油膜轴承支承刚度,综合支承阻尼在一定条件下会大于单层油膜系统支承阻尼;相比单层油膜轴承,柔性支承可倾瓦在满足一定条件下具有良好的减振特性。     

透平膨胀机组动静压径向推力联合浮环轴承推力部分静动态性能研究

给出了动静压径向推力联合浮环轴承推力部分内、外层油膜Reynolds方程和边界条件,通过有限元计算得到了不同间隙和转速下内、外层油膜的压力分布和静、动态特性参数。采用深腔作为节流腔,分析计算了该内置扁毛细管节流的相当节流比。该推力浮环轴承与透平膨胀机组原来使用的五瓦可倾瓦轴承相比,稳定工作时摩擦功耗降低约26%。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性研究

在可倾瓦推力轴承系统中,利用薄膜压力和薄膜厚度的Taylor级数展开式,对瞬态雷诺方程进行了求解,求出了薄膜力和瓦块所受力矩的Taylor级数展开式,建立了镜板和可倾瓦自由振动时的微分方程及其特征方程,以出口处与入口处薄膜厚度的比值,外载荷、瓦块倾角、镜板速度和薄膜动力粘度等为变量,经判断霍尔维茨行列式的值大于零时,表明可倾瓦推力轴承系统具有稳定性。一旦瓦块的支点确定后,出口处入口处薄膜厚度的比值即可确定,而与其它参数无关。镜板和瓦块的运动微分方程可进行解耦合求解。     

支点弹性、阻尼可倾瓦轴承动力特性数值仿真及试验研究

依据考虑瓦块摆动和沿几何预载荷方向微幅振动的可倾瓦轴承完全动力特性的解析模型及其对应的八参数简化动力模型,设计制备了支点弹性、阻尼特性可倾瓦轴承。该轴承通过在瓦块支点与轴承体之间设置弹性垫片,使瓦块支点支撑在弹性垫片上,弹性垫片与轴承体之间存在微小间隙并与轴颈润滑系统共享油路以实现局部挤压油膜效应。根据不同加工工艺,制备了两种形式的新型支点弹性、阻尼轴承,并通过理论计算模拟与试验分析对两种新型轴承的动力特性进行研究。结果表明,支点弹性、阻尼可倾瓦轴承能够增大转子的一临界阻尼,有效提高转子系统稳定性。     

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。     

轴瓦分布角对精密轴系润滑静特性的影响

分析了三圆弧瓦精密轴系轴瓦的结构形式及其几何关系,建立了有关的几何方程和计算公式。根据雷诺方程,通过数值计算,求出了轴瓦分布角改变时相应轴承结构油膜的动压变化规律及其润滑的一些静态特性,计算结果可作为精密轴系结构设计和参数确定的依据。     

PTFE-faced centre pivot thrust pad bearings: Factors affecting TEHD performance

The paper presents a thermoelastohydrodynamic (TEHD) analysis of thrust bearings with polytetrafluoroethylene (PTFE) faced pads. The influence of pad active surface geometry on main characteristics such as temperature profile, film thickness and pressure field are investigated. Due to the high compliance of the PTFE layer, deformations of the active surface due to pressure are quite large and have to be taken into account. The initial geometry of the pad is also of great importance; a parametric study on the pad geometry permits clarification of both geometry and deformation effects. The geometry of the pad, particularly for centrally pivoted pads, has to be considered in order to accurately predict performance of PTFE-faced tilting-pad thrust bearings.     

Test Results of Key and Spherical Pivot Five-Shoe Tilt Pad Journal Bearings—Part II: Dynamic Measurements

Tests were conducted to measure the dynamic characteristics for two types of five-shoe tilt pad journal bearings having a load between pads configuration. Dynamic measurements of the two bearings are presented for 5000, 7000 and 12,000 rpm, and unit loads ranging from 126 kPa to 1724 kPa. Comparisons are made between the measured data and the theoretical prediction. Test data includes fluid film stiffness and damping, with calculated uncertainties and the measured radial stiffness of the pivots. The measured dynamic characteristics show the bearings differ with respect to stiffness and damping, while the measured radial pivot stiffnesses were nearly identical     

Measured Performance of Tilting-Pad Journal Bearings over a Range of Preloads—Part I: Static Operating Conditions

This article presents the measured static characteristics for five tilting-pad journal bearings with a range of preload factors. The bearings had five shoes with static forces applied both on the pad and between pads. The journal diameter was 70 mm, with a length-to-diameter ratio of 0.75, a pivot offset ratio of 0.50, and a nominal assembled radial clearance of 81.3 μm. The rocker-backed pads have nominal radial machined clearances of 176.8, 114.3, 91.4, 73.7, and 61.0 μm. These clearances constitute a range of preloads from ?0.333 to 0.540. Most tilting pad bearings are intentionally designed with positive preloads, although with pivot wear and/or pad and pivot distortion or machining tolerances, bearings can operate with zero or negative preloads. Measured results for bearings with negative preload factors have not previously been available. Measurements reported here were made for a variety of speed-load conditions encompassing a Sommerfeld number of 0.1 to 4.5. The measured parameters are eccentricity magnitude, attitude angle, film thickness, and temperatures sufficient to define thermal boundary conditions. Also measured are oil supply pressure, flow rate, and on-shaft pressure profiles. The focus of the work presented herein is to quantify the influence of preload on film thickness, maximum pad temperature, and eccentricity magnitude and attitude angle. Measurements showed preload had a moderate influence on operating eccentricity but not on attitude angle. Negative preloads resulted in the greatest temperature rise, although all temperature rises were relatively small.     

可倾瓦轴承的完整动力分析模型及计算方法

提出求解可倾瓦径向滑动轴承完整动力特性的解析模型和计算方法,给出可倾瓦轴承完整动力特性系数矩阵的简明表达形式.基于瓦块和轴颈间的运动耦合关系,建立瓦块局部坐标系统.与瓦块和轴颈运动相关的全局广义位移矢量可以通过简练的步骤转换为局部动坐标系下轴颈的位移矢量;利用求解固定瓦轴承动力特性的方法求得的局部动坐标系下的油膜力及其Jocabian矩阵,该油膜力矢量可以精确地转换为全局广义坐标系下的表达形式.在轴承的平衡位置处,全局坐标系下的油膜力矢量关于广义位移和广义速度的Jocabian矩阵为轴承完整动力特性系数矩阵的负值.给瓦块一个设定的扰动频率,就可以得到简化的当量动力特性系数矩阵.此解析方法求解简单方便,可用于分析可倾瓦轴承-转子系统.     

弹性箔片动压气体推力轴承承载性能研究

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局部弹性变形纳入考虑范围,对弹性箔片动压气体推力轴承的承载性能进行了计算和分析。有限元数值仿真结果表明:顶层箔片在气膜压力作用下的局部弹性变形直接导致弹性箔片动压气体推力轴承承载能力的降低;根据轴承瓦块上气膜压力分布的特点合理设计支承拱箔的结构形式,可以减小顶层箔片的局部弹性变形,有效提高轴承的承载能力。得到了一种承载能力较高的弹性箔片动压气体推力轴承支承拱箔结构设计方案。