高速滚动轴承油气润滑试验研究

对高速滚动轴承7006C进行了油气润滑试验研究。测试了油气润滑供油量、润滑油粘度、油气压力和转速对被试轴承温升的影响，确定了高速滚动轴承合理的油气润滑参数。试验表明：随着供油量增大，轴承温度呈现由大变小，再由小变大的渐进变化；随着粘度指数的增大，轴承温升同样呈现由大到小，再由小到大的变化过程；在本试验装置额定的油气压力范围内，随着油气压力增加，轴承温升呈单调下降趋势；随着转速的升高，轴承温升相应地增加。     

航空发动机滚动轴承内油气两相流动与温度场的数值模拟

基于VOF方法和滑移网格技术,研究喷射润滑下主轴承内部压力、温度场及油气体积比随转子转速及滑油流量的变化规律。给出滑油在轴承内的相界面分布,描述轴承内油膜分布及运动。结果表明:轴承内压力和油气两相在轴承内分布不均匀;油液体积分数随转速的升高而降低,随供油量的增加而增加,呈非线性关系;轴承内最高工作温度随主轴转速的增加而增加;轴承润滑效果与供油量有直接的关系,不同的转速下对应不同的最佳供油量。     

轴承腔中均匀流体/壁面油膜分层流动分析

航空发动机轴承腔精确的润滑与换热设计依赖于对其内油气两相润滑介质流动与换热本质的认识。针对轴承腔内复杂的油气两相润滑介质流动状态,建立轴承腔均匀流体/壁面油膜分层流动分析模型,开展腔内油气两相润滑介质流动特性研究,探讨转子转速和润滑油供油量对均匀流体和壁面油膜两相介质压力、速度以及温度分布的影响。分析模型中,气相介质(含油滴)的等效物理特征参数通过离散油滴和气相介质的组分比例关系确定,各固体壁面与流体介质的对流换热系数根据其各自的传热特性确定。研究结果表明,均匀流体与壁面油膜两相介质的压力随着润滑油供油量的增加而增大,受转子转速的影响较为复杂;均匀流体与壁面油膜两相介质的速度随着转子转速的增高而增大,受润滑油供油量影响较小;均匀流体的温度随着润滑油供油量的增加而减小,受转子转速的影响较小;与均匀流体温度不同,壁面油膜的温度随着转子转速的增加而增大,随着润滑油供油量的增加而减小。建立了轴承腔试验台系统,开展了轴承腔油气两相流动状态下的压力和温度测试,压力和温度试验结果与理论计算结果均具有较好的吻合性,验证了提出的理论分析方法的可靠性。     

油气润滑应用在高速轴承中的实验研究

设计制造了一种用于高速轴承实验研究的实验台,用于测试供油量、润滑油粘度、油气压力、转速和油气温度对轴承温升的影响.受到润滑油粘度、温升和转速的影响,油气温度和出口压力对轴承温升有明显影响,油气温度越低,出口压力越大,温升越低.结合轴承润滑条件的分析,给出了轴承的润滑参数选取标准和供油量的最佳值.     

旋转压缩机轴承供油量模拟计算

旋转压缩机轴承供油量对其可靠性起重要作用。利用电路类比法，针对压缩机结构进行分类建模，编制了旋转压缩机轴承计算供油量的模拟软件，其计算结果与CFD软件计算结果进行了对比；计算分析了样机主副轴承APF5个工况下的供油量，转速对供油量的影响，轴承螺旋油槽截尺寸的影响；分析了曲轴退刀槽与活塞内空腔联通结构，在活塞端面大间隙、较大吸排气压差与较低转速时，压缩机主轴承可能出现的供油不足的问题。     

基于油气润滑的超高转速电主轴轴承润滑性能的试验研究

超高转速条件下主轴轴承内部的润滑特性,是制约电主轴所能够达到的最高转速和影响其动态稳定性的主要因素之一.在油气润滑条件下,利用超高转速电主轴结构,通过改变供油量、转速、轴向预载荷等状态参数,测试反映主轴轴承润滑性能的油膜电阻和轴承部位的温度,对轴承内部的润滑状态性能进行试验研究.结果表明,转速和供油量是影响轴承内部润滑油膜电阻和轴承温升的主要因素,对应于某一转速等特定工况,总存在一个最佳供油量,使轴承能够处于最佳润滑状态;在超高转速条件下,轴承内部会出现严重的"乏油"现象,易导致润滑性能变差、轴承工况条件恶化等.     

圆锥滚子轴承油气润滑试验研究

对圆锥滚子轴承HR32307J进行了油气润滑试验研究,分析了油气润滑输油管长度、轴向预紧力、喷嘴个数、供气压力、转速和供油量对轴承温升的影响,确定了高速滚动轴承合理的油气润滑参数。试验表明:随着输油管道长度、喷嘴个数、供油量的增加,轴承温升呈先降低后升高的趋势;随着轴向预紧力的增加,轴承温升基本呈线性增长;随着供气压力的增长,轴承温升呈下降趋势,且下降趋势逐渐减缓;随着转速的增加,轴承温升呈较大幅度的增长。     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度场分布进行了数值模拟分析,得到了轴承与轴承腔体的温度场分布.并进一步研究了供油量、润滑油粘度、轴承转速和载荷对轴承温升的影响,得到了油气润滑参数等与轴承温度场热平衡之间的关系.结果 表明:轴承转速与径向载荷是影响高速滚动轴承生热量与温升的主要因素,轴承内部温度场分布不均匀,对于特定工况存在最佳供油量与润滑油黏度使轴承温升最小.     

采用无凸轮式排气型线的发动机排气性能研究

为探究无凸轮式排气型线对某发动机排气性能的影响，建立某发动机一维仿真模型，在转速1200r/min，进气压力137kPa的工况条件下，对中低转速、中低负荷工况点下采用无凸轮式排气型线后发动机的排气性能进行了数值模拟。仿真结果表明：与原机相比，采用无凸轮式排气型线，排气时面值增大，总排气损失最小时所对应的排气早开角度减小；当缸内残余废气系数最低时，充量系数最大，正向排气量与循环进气量达到最大；采用无凸轮式排气型线，气门开启持续期缩短，排气性能得到改善。     

基于电主轴驱动的油气润滑轴承性能测试系统

油气润滑是高速及超高速滚动轴承常用的润滑方式,为了对油气润滑下的滚动轴承进行性能测试,开发了一种基于电主轴驱动的油气润滑轴承性能测试系统,可实现不同载荷、转速和供油参数工况下轴承力矩和温度的同步测量.介绍了测试系统的结构组成、工作原理、单元功能、油气润滑参数的调节方法,并进行了不同转速下轴承力矩和温度的测试,结果表明:...     

螺杆蒸汽压缩机工作过程喷水冷却特性研究

喷水能够提高螺杆蒸汽压缩机的压比和饱和温升,扩展蒸汽压缩机的应用范围。为研究螺杆蒸汽压缩机的喷水冷却特性,建立喷水螺杆蒸汽压缩机的数学模型,考虑喷入水与压缩蒸汽的换热蒸发及其泄漏闪蒸,并试验验证了模型的准确性。利用所建数学模型,分析与讨论压缩机压比、喷水量、喷水温度及转速对压缩机工作过程的影响。研究结果表明,喷水不仅可以降低排汽温度、使蒸汽压缩机稳定运行,还可以使压缩过程更接近等温过程;压缩机实际运行时喷入水主要集中在压缩过程后期及排汽过程蒸发;压缩机欠压缩运行时,排汽腔内蒸汽对压缩过程影响不大;若压缩蒸汽任一转角都能被冷却至饱和,则喷水温度对压缩过程及运行效率基本没有影响;为了有效控制排汽温度,喷水孔口水流量需要随压缩机转速做相应的调节。     

以制冷剂为工作介质的止推气体轴承静态特性分析*

针对离心式压缩机润滑问题,提出以R134a为润滑工质的动压气浮轴承,基于流体润滑的雷诺方程,从制冷剂与空气的流动对比出发,通过理论假设实现气体轴承的建模与分析,采用数值分析对气膜流场进行三维设计计算分析,得到动压止推轴承的气膜厚度分布、气膜压力分布、承载力、功率损耗等特性。结果表明:在相同的情况下以R134a为工质的气体轴承的承载力是空气的50%左右,两者的承载力都随着扇形瓦张角、转速的增大而增大,随倾斜面高度和节距比的增大而先增大后减小,随最小初始气膜厚度的增大而减小;在相同的情况下以R134a为工质的系统的功率损耗是空气的60%左右,两者系统的功率损耗受最小初始气膜厚度和速度的影响最大,转速越高、最小初始气膜厚度越小,两者的功率损耗越大。     

Influence of water injection parameters on the performance of a water-lubricated single-screw air compressor

A thermodynamic model of a water-lubricated single-screw air compressor was established to examine the impact of water injection parameters on performance. Heat transfer and leakage between humid air and water was considered by analyzing the impacts of rotation speed, discharge pressure, the rate of water injection, and diameter of droplets on the performance of a compressor. The discharge temperature could be reduced by increasing the rate of water injection, resulting in the compression procedure moving towards an isothermal state. The increase in the rate of water injection under rated conditions from 60 L/min to 80 L/min resulted in a reduction in the compressor discharge temperature, increased the volume efficiency, and increased adiabatic efficiency by 11.1 K, 1.5 %, and 2.8 %, respectively. Water injection atomization increased the area of transfer of heat between humid air and water and improved the performance of compressor.

     

驻室抽气压缩机及其与风洞性能相关性研究

为了研究驻室抽气压缩机及其与风洞性能的相关性,对E71-3离心压缩机进行了性能试验,并进行了驻室抽气性能测试。试验结果表明:(1)E71-3离心压缩机实测最高压比4.516,设计点多变效率81.8%,达到了设计要求。(2)风洞运行总压升高,压缩机多变效率降低。(3)风洞试验段Ma=0.9~1.1时,驻室抽气量对风洞模型区梯度的影响不大,但驻室抽气量超过4%后风洞马赫数均方根偏差明显增大;压缩机稳定在中等转速、适量抽气量的工况,且入口流量调节阀全开,风洞流场品质较好,运行成本最低。     

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。     

滚动转子压缩机工况对排气阀运动规律影响研究

建立了滚动转子压缩机排气阀三维流固耦合动力学模型。应用该模型分析了压缩机转速、排气压力、排气密度和排气角对排气阀运动规律的影响。研究发现:阀片撞击挡板的速度随着压缩机转速的增加、排气压力的增加、排气时压缩腔容积变化率的增加和排气时压缩腔容积的减少而增加。     

基于热流固耦合的离心压缩机推力轴承温度场预测

针对离心压缩机推力轴承的温度场预测,采用热-流-固多场耦合分析方法,利用专业轴承计算软件THRUST开展有限元仿真分析,在考虑推力盘和瓦块的受力、受热形变的前提下,首先计算得出了推力瓦块的温度分布云图,在此基础上,以转速、轴承载荷、进油温度为主要指标,计算得出不同参数对推力轴承最高瓦温的影响规律。结果表明:提高转速或增加进油温度,轴瓦最高温度会升高,加大轴向载荷最高瓦温同样升高,但趋势变缓。研究结果可为离心压缩机推力轴承的设计、选型、故障诊断提供理论依据。     

变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型

以低压端为变频双转子、高压端为定频单转子的两台压缩机构成的双级压缩系统为研究对象,基于转子压缩机几何模型,依据质量与能量守恒方程,建立变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型,并利用试验对模型进行校核。基于模拟和试验结果,分析中间压力、中间气体温度和高压压缩机排气温度等参数随时间和低压压缩机频率的变化规律。结果表明,系统的中间压力、中间气体温度和高压压缩机排气温度具有脉动特性;在蒸发温度0℃,冷凝温度40℃,低高压压缩机理论输气量比为2.82时,中间压力已接近冷凝压力,系统将失去中间补气增焓效果;通过增大低压压缩机频率可有效提高系统制热量,但系统制热性能系数(Coefficient of Performance for heating,COPh)改善较小,且COPh最优值所对应的低压压缩机频率随蒸发温度的降低将逐渐增大。     

基于FLUENT的液体动静压轴承的动态特性分析

应用计算流体力学软件FLUENT对超高速磨削用五腔动静压轴承进行动态特性研究,得到动静压轴承内部压力场和温度场分布;计算轴承的承载力、温度、刚度、阻尼等动态参数,分析这些动态参数与偏心率以及转速之间的关系。结果表明:在保持供油压力和轴承偏心率不变的情况下,随着转速的提高,油温上升,轴承承载力及偏位角不断增大;在保持供油压力和主轴转速不变的情况下,随着偏心率的增大,轴承流量有所减少,轴承的承载能力不断增大,偏位角基本保持不变。