不同长径比下狭缝节流气体静压轴承的特性研究

狭缝节流气体静压轴承具有较高的承载力和刚度,被广泛应用于工业领域中,其性能的优劣对主轴的性能有决定性的影响。为此采用FLUENT软件对狭缝节流气体静压轴承进行三维建模仿真,研究了轴承长度、轴承直径、狭缝类型(连续与非连续)以及狭缝数量对轴承静态特性的影响,分析了相同和不同长径比下狭缝节流气体静压轴承的静态特性,得到了4种狭缝节流气体静压轴承的承载力、刚度和耗气量的变化趋势。对狭缝节流气体静压轴承的设计研究有一定参考价值。     

微孔节流气体静压止推轴承的静态特性研究

针对微孔节流气体静压止推轴承的静态特性,利用CFX、Solidworks等软件分别对微孔节流、小孔节流、环面节流气体静压止推轴承进行模型建立、网格划分及迭代求解。通过对比分析气膜厚度、节流孔深度等对3种节流类型轴承的承载力、刚度的影响,以及3种轴承的流场流线图,得到如下结论:微孔节流气体静压止推轴承与小孔节流、环面节流气体静压止推轴承相比,具有较好的刚度;微孔节流气体静压止推轴承的气膜厚度为8～11μm、节流孔深度为3～5mm时,轴承静态特性较好;气体从微孔节流器流出后的压力值小于气体从小孔节流器以及环面节流器流出后的压力值,但微孔节流器的耗散效应小于小孔节流器以及环面节流器的耗散效应。     

数控凸轮磨床高刚度液体静压轴承磨头的研究

阐述高刚度数控凸轮磨床磨头液体静压轴承及其节流器的选用方法,按照无穷大油膜刚度的条件,进行了薄膜节流液体静压轴承的设计计算和数控凸轮磨床高刚度磨头的初步设计.     

空气静压圆柱轴承结构参数匹配关系的研究

研究了低偏心率下轴承平均半径间隙和节流孔直径对空气静压圆柱轴承承载特性的影响，导出了轴承平均半径间隙与节流孔直径之间的最佳匹配关系式．对空气静压圆柱轴承的设计与制造具有一定的指导意义．     

双列内节流液体静压轴承动态特性分析

应用液体静压支承动态特性的分析原理,研究确定了有回油槽双列内节流液体静压轴承的传递函数,并在此基础上,分析了系统的稳定性及各种参数对轴承动刚度的影响,结果表明：这种轴承的稳定性很好;轴承的动刚度与载荷率近似地区正比：设计间隙和油液粘度承动刚度的影响很大,而供油压力对轴承刚度的影响很小。     

凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承的特性研究

针对凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承特性,采用Fluent软件进行流场计算,分析凹面高度和凹面弦长对气体静压止推轴承静态特性的影响,同时,对比研究凹面和理想平面时供气压力和气膜间隙对压力分布的影响,得出如下结论:随着凹面弦长的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,轴承承载力减小,但刚度和耗气量增大;随着凹面高度的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,但轴承承载力和刚度减小,且耗气量增大;在凹面状态下,由于流场内压力分布相对均匀,在供气压力增大或气膜间隙减小时,轴承的承载力及刚度变化更加明显。     

无回油槽双列内节流液体静压轴承的研究

内节流液体静压轴承结构简单、紧凑、容易保证节流精度,而且双列内节流静压轴承润滑油泄漏少,功耗小,轴的挠曲刚度高,因此有必要对这种轴承的性能进行全面的研究。根据液体静压支承理论,利用流量平衡方程,分析了无回油槽双列曲节流体静压轴承的基本性能,即受径向载荷和承受弯矩的能力,得出了一些重要结论,从而为该轴承在实际中应用提供了理论依据。     

基于圆盘缝隙阻尼器的中心通流静压推力轴承

针对轴向柱塞马达变量阀配流机构的结构特点,提出圆盘缝隙前置阻尼中心通流式流体静压推力轴承的原理和结构.计算承载能力和油膜刚度,分析轴承密封带与圆盘缝隙前置阻尼平面的高度差对静压推力轴承特性的影响,并与细长孔前置阻尼流体静压推力轴承的承载能力和油膜刚度进行对比.结果表明,圆盘缝隙前置阻尼流体静压推力轴承的油膜绝对刚度较大,是油膜厚度的单调递减函数,油膜厚度越小刚度越大,承载能力稳定,负载适应能力较强;细长孔前置阻尼流体静压推力轴承在设计油膜厚度附近刚度最大,当油膜厚度改变时刚度减小.对高度差5和10μm的2种样机进行对比试验,试验结果表明,2种轴承均可在压力0~12 MPa,当转速为0~1 000r/min时正常工作,泄漏和摩擦都很小.当流体压力变化时,高度差为5μm的轴承的泄漏量和摩擦扭矩相对较稳定.     

基于伺服控制节流的静压推力轴承性能分析与研究

提出了一种基于液压伺服控制节流的静压推力油膜轴承的新型可控节流方式,建立了该节流方式下静压推力轴承的流量连续性方程、轴承-主轴系统动力学方程。利用MATLAB中的SIMULINK进行了仿真计算,并将该节流方式与毛细管节流进行了全面对比。研究结果表明:基于液压伺服控制节流的静压推力油膜轴承具有更优越的性能,如能够控制油膜厚度,轴向定位精度更高,动态过渡过程更短,稳定性更好,油膜刚度更大,抗冲击能力更强,更适合于高速、重载等极端工况。     

具有并联节流器的圆锥静压、动静压轴承的静特性分析

本文提出了一种用于圆锥静压、动静压轴承的并联节流器的新结构，给出了该轴承的承载能力和静刚度的简化计算公式并分析了主要参数对支承性能的影响，提出了这种并联节流器不但对圆锥轴承的径向承戴能力而且对于其轴向承戴能力同样具有明显的调节作用，因而具有一定的推广和使用价值。     

轴承刚度对船舶轴系振动特性的影响研究

针对某船舶轴系进行了三维几何建模,对不同位置、不同刚度的轴承条件下的轴系周有振动特性进行了分析,得到了不同位置不同刚度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响。计算结果表明,不同位置轴承刚度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同。在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中刚度要发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化。其它位置处的径向轴承由于刚度相对较大,而且刚度不易发生变化,因此对船舶轴系的振动特性影响较小。而推力轴承刚度的变化影响只影响轴系的高频振动,对船舶轴系最关注的低频振动来说,影响可以不计。     

Influence of Structural Parameters of Turbocharger Floating Bearing on Its Dynamic Characteristic Coefficients

The structure parameters in an actual industrial production have a great influence on the coefficient of supercharger floating bearing dynamic characteristics,but there has been little systematic study so far. In this paper, the influence of structural parameters of the turbocharger floating bearing on its dynamic characteristic coefficientsis systematically investigated based on the theories of hydrodynamic lubrication and tribology. The influence of clearance ratio on eccentricity and the influence of internal to external radius ratios, and Sommerfeld number were analyzed.A new formula of responding characteristics of the oil film force caused by the displacement or velocity disturbance was deduced near an equilibrium in the steady state. Applying the newly developed formula, the dynamic characteristic was studied for floating bearings. Regularity for change of oil film stiffness and damping was analyzed with the structural parameters of floating bearing such as radius ratios and eccentricity.It has been found that the clearance ratio increases with eccentricity when the radius ratio is unchanged.The eccentricity decreases with the internal to external radius ratio of floating rings when the clearance ratio is constant.The absolute value of total principal stiffness and total main damping decrease with the clearance ratio and radius ratio of floating rings when the total cross damping is stable. The results and findings in this paper can contribute to nonlinear dynamics designs of turbocharger rotor-bearing systems.     

两种新型滑板型文物隔震支座设计及性能研究

为了确保博物馆内文物的防震安全,首先,提出了两种新型滑板型文物隔震支座,分别为固定刚度支座和变刚度支座。其次,建立了对应的“支座-展柜”系统有限元模型。同时,建立并提取某博物馆有限元模型不同工况下的楼层波,进行“支座-展柜”模型的时程分析,研究两种文物隔震支座的隔震效果、适用性,并完成支座设计。结果表明：滑板型文物隔震支座可同时实现X、Y 两方向的隔震,同时,变刚度支座还可实现文物在不同强度地震作用下的隔震目的;固定刚度支座和变刚度支座在隔震楼层波下的平均隔震效果约为60%、80%,非隔震楼层波下的平均隔震效果约为90%、95%;变刚度支座的隔震效果优于固定刚度支座。最后,得到了两种新型滑板型文物隔震支座的设计方法,该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。     

滑动轴承内的磁场分布特性

为了研究在磁场影响下机电设备中径向滑动轴承的摩擦学性能,提出了在轴承润滑区内三维磁场分布的研究方法.以一套外加磁场滑动轴承实验装置为例,利用磁场有限元方法,计算了1/24和1/4对称结构中空气、铁磁以及油膜区域的磁场分布情况,分析了径向滑动轴承的磁场在润滑油膜区内沿径向、轴向和周向的分布特性,并分别研究了轴承宽度、轴承直径、轴承配合精度等结构因素以及轴承偏心对磁场分布的影响.结果表明,在轴承油膜区内的磁场分布是不均匀的,并且磁场分布随结构和偏心参数的改变而改变,在轴承端部有端部效应,在轴承偏心时存在聚集效应.     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。     

Influence of load capacity on hydrostatic journal support deformation in finite element calculation

Based on the application of the four-oil-pad radial hydrostatic bearing in heavy equipments, the deformation of the four-oil-pad radial hydrostatic bearing was calculated by using the finite element method. The formula of film stiffness, film thickness and carrying capacity were established; the influence of the main parameters, such as load, load area and deformation on the supportability was analyzed; and the capacity of the two kinds of bearings was compared. The result shows that the carrying capacity of typeⅠ is prior to that of type Ⅱ . Calculations provide a theoretical basis for the bearing choosing and structure designing in the actual project.     

轴向数控磁力轴承电磁力计算及刚度研究

刚度是影响磁力轴承工业应用的关键之一,本文对自行设计的新型轴向数控磁力轴承的刚度进行了分析研究,推导了磁力轴承电磁力和刚度的计算公式,讨论了系统特性参数对刚度的影响,测试了轴承的刚度特性。试验结果表明本实验系统具有较强的承载能力和较大的静态刚度。     

有限元法计算偏心对径向磁轴承参数的影响

分别利用磁轴承的线性化模型和非线性有限元法(FEM)计算转子偏心时对磁力、电流刚度和位置刚度的影响,并通过算例进行了比较．结果表明,线性化模型不能完全预测主动磁轴承当转子偏心时的性能,而非线性FEM可以有效的解决这个问题,计算结果与实际情况更接近,从而为分析和设计主动磁轴承提供有力的依据．     

某变曲率摩擦摆隔震支座设计与有限元分析

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的特点,分析了不同参数对变曲率滑动曲面的影响.将某球面摩擦摆隔震支座改进设计为变曲率滑动曲面的摩擦摆支座,并利用有限元软件ABAQUS对隔震支座进行实体单元建模.对比了不同曲率变化程度的变曲率摩擦摆支座和球面摩擦摆支座在低周反复荷载作用下的滞回性能.数值分析结果表明：变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回耗能能力,且其滞回耗能能力优于球面摩擦摆支座;当滑动曲面方程选择合适时,该支座的耗能能力可达到最佳.     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。