基于OpenGL技术的滑动轴承油膜特性可视化研究

为解决滑动轴承油膜厚度场、温度场和压力场的可视化问题,将OpenGL图形技术应用到滑动轴承油膜特性三维模型的显示中,研究开发了流体动压径向滑动轴承油膜特性的三维可视化仿真系统.模型中将轴瓦简化为略去厚度的圆柱面来处理;为便于观察,厚度场、温度场和压力场建立在轴瓦曲面的外表面,并以“高度+颜色”的组合方法表现了油膜特性参数的大小,给出了各模型的具体建立方法;通过人机交互的方式控制模型的缩放、旋转,并给出了模型旋转、缩放的具体方案.研究结果表明,该仿真系统实现了对流体动压径向滑动轴承的油膜特性可视化模型的观察分析及交互操作,可方便、直观地研究轴承油膜的工作性能,有助于对滑动轴承进行故障分析从而提高其设计质量.     

计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析讨论了轴 轴承摩擦副系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。推 导了轴颈倾斜时的轴承油膜厚度表达式,计算了不同轴载荷情况下,轴承油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数。计 算结果表明,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布、最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度等都有明显的变化。因 此,进行计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承润滑分析研究是非常必要的。     

考虑轴颈偏斜的多瓦径向滑动轴承热流体动力润滑分析

建立考虑轴颈偏斜的多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,求解轴瓦表面当量弹性变形,计算得到轴颈偏斜时的瓦块油膜厚度、油膜压力分布和瓦面温度分布等,并对比分析无轴线偏斜和有轴线偏斜情况,得到多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热弹流润滑性能差异.结果表明,TEHD模型下,轴颈偏斜会导致轴承油膜厚度、油膜压力和瓦面温度等分布在轴向不对称,并且导致轴承油膜厚度明显减小.     

可倾瓦径向滑动轴承流体润滑性能分析

本文研究了可倾瓦径向滑动轴承流体润滑性能。推导了可倾瓦径向滑动轴承油膜厚度,得到可倾瓦径向滑动轴承的Reynolds方程,应用Matlab软件计算得到了油膜压力分布、油膜厚度分布,油膜承载力。计算结果表明:轴瓦的油膜压力3D分布呈现抛物面形分布,且下瓦油膜压力最大,油膜厚度最小,当偏心率较小时,承载力缓慢增大,当偏心率较大时,承载力急剧上升。该结论为轴承的设计与选用提供理论依据。     

不同工况下空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响

目前径向滑动轴承的润滑分析一般认为油膜只有正压区,而实际中全周径向滑动轴承的油膜均有负压区存在。基于质量守恒边界条件,对Elrod算法进行改进,得到能自动确定动态边界的控制方程和完整油膜区与空穴区的统一润滑方程;对不同工况下的径向滑动轴承的润滑性能进行数值摸拟,分析空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响。结果表明:在相同工况下,计及空穴效应时轴承油膜压力存在区域和分布与Reynolds边界条件的结果相比存在差异;在不同工况下,空穴效应对滑动轴承油膜压力分布和润滑性能存在不同的影响,如使轴承端泄流量明显变化、摩擦功耗略有增加。可见,空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响不一定都是有利的。因此,在进行径向滑动轴承设计时,综合考虑不同工况下空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响是非常必要的。     

考虑气穴影响的径向滑动轴承性能研究

建立计入气穴影响的径向滑动轴承的数学模型,以转速、偏心率和长径比为变量,利用FLUENT软件对径向滑动轴承进行仿真,分析油膜的承载力、偏位角、黏性阻力和温度的变化规律。计算结果表明:随转速、偏心率和长径比的增加,轴承最大压力、承载力、最高温度、气相体积分数和黏性阻力增大,而偏位角减少;气穴起始位置随偏心率的增大而前移,这为在实验中观察气穴位置提供参考;偏心率对油膜最大压力的影响大于转速,偏心率越大,油膜最大压力越大;气穴对轴承油膜承载特性有很大影响,结合实验中的油膜破裂现象,认为考虑气穴更为符合实际情况。     

进油压力对可倾瓦径向滑动轴静动特性的影响

本研究了进油压力对可倾瓦径向滑动轴承静动行性的影响,采用适当的边界条件,得到轴承的油膜压力分布和压力偏导数分布,进而得到轴承的静动特性系数,本对不同的供油压力,计算可倾瓦轴承的静动特性,并对计算结果进行分析比较,结果显示：进油压力对可倾瓦径向滑动轴承的静动怀具有重要影响。     

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能分析

考虑变黏度、密度的情况,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承的数学模型,用有限差分法求解其热流体动力润滑(THD)模型,分别计算12块瓦可倾瓦径向滑动轴承的最小油膜、压力分布和三维温度场分布,分析不同载荷、不同转速、不同润滑油黏度等对轴承各瓦的热润滑性能影响。结果显示,建立的模型及其计算程序能计算分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑问题。润滑油黏度和转子转速对多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑性能有较大的影响;瓦块绕支点的倾斜以及瓦块所处的角度位置会影响部分瓦块的热润滑性能,出现与普通圆形径向滑动轴承不一致的润滑性能变化。     

滑动轴承动力学温度及压力分布规律研究

从系统动力学的角度出发分析了滑动轴承在运动状态下的内部温度变化规律和压力分布规律,建立了滑动轴承内部在系统动力学下的温度场模型和动态油膜压力分布模型,并对模型进行了数值仿真.仿真结果表明:滑动轴承在系统动力学状态下,其内部的温度分布规律是沿轴承套中心轴线方向,往外温度升高较快;动态油膜压力的大小与转子的位移有关,并且油膜压力在动力学状态下呈不对称分布,与轴承的摩擦磨损有着紧密的关系.这些工作对于进一步掌握滑动轴承内部在系统动力学下的温度和压力分布规律有一定的借鉴意义,为滑动轴承内部的动态摩擦磨损的研究提供了理论研究支撑.     

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。     

弹性金属塑料瓦径向滑动轴承启动过程热弹流分析

研究了采用弹性金属塑料轴瓦时径向滑动轴承的瞬态润滑特性。建立了该轴承的三维热弹流模型，通过数值求解对比了启动过程中采用弹性金属塑料轴瓦和金属材料轴瓦时油膜和轴瓦的瞬态温度场分布、轴瓦的热弹变形量，以及转子轴心轨迹。结果表明，在启动初期弹性金属塑料瓦径向滑动轴承的瓦体温度要高于金属瓦，转子偏心率也要大于采用金属瓦时的偏心率；因润滑油在弹性金属塑料瓦径向滑动轴承轴瓦表面存在一定的滑移速度，随着油膜边界滑移作用的出现，采用弹性金属塑料瓦径向滑动轴承时的油膜温度最终低于采用金属瓦时的温度，且转子的偏心率也最终小于采用余属瓦的偏心率。     

EMP径向滑动轴承边界滑移现象研究

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,由于轴瓦所采用的复合材料的特殊特性使得其表面能远低于传统的金属瓦轴承,从而有可能存在油膜边界滑移现象。本文对ＥＭＰ径向滑动油膜边界滑移现象进行了实验研究,再次证实了边界滑移现象的存在,并推导出了ＥＭＰ径向滑动轴承油膜边界滑移速度的公式。     

EMP径向滑动轴承热弹变形对润滑特性的影响

ＥＭＰ径向滑动轴承特殊的轴瓦材料特性使得其热弹变形对轴承的润滑特性,如油膜的最小间隙、油膜压力和温度分布影响较大。为此本文建立了完整的热弹变形模型,采用有限差分的方法,通过在不同载荷的情况下,对ＥＭＰ径向滑动轴承在计入和未计入热弹复合变形的两种情形进行对比,从而揭示了热弹变形影响轴承工作性能参数的内在规律。     

EMP径向滑动轴承热弹流分析与仿真

弹性金属塑料瓦（EMP）径向滑动轴承是一种新型的轴承,由于轴瓦所采用的复合材料的特殊性使得其弹性变形和热变形将会远大于传统的金属瓦轴承。本文建立了该类新型轴承3D热弹流分析的数学模型,编制了数值试验程序,并且给出了EMP径向滑动轴承热弹流分析研究的一个实例,对其润滑特性进行了初步分析．     

EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究

ＥＭＰ径向滑动轴承的热弹变形对轴承的润滑性能影响较大。当采用Ｗｉｎｋｌｅｒ假设将其简化为梁来计算时与实际结果相比误差较大。为此采用了一种轴承热弹流有限元分析的计算模型,按照三维有限元的方法对其进行了全面的热弹变形分析,同时结合广义雷诺方程、能量方程等进行耦合计算和分析。计算表明：三维有限元方法同Ｗｉｎｋｌｅｒ假设相比,更能反映油膜和轴瓦的温度分布,有助于揭示轴承的润滑特性。     

球磨机滑履轴承油温升高的处理

根据球磨机滑履轴承的结构,从滑动轴承动压润滑的润滑机制,分析了球磨机正常工作时,滑履轴承油温居高不下的原因。根据分析结果,找到油温升高的主要原因是由于带油不畅和供油量不足引起,提出刮瓦和改造低压供油装置的措施。改造后效果良好,解决了球磨机滑履轴承油温升高的问题。     

气田压后油管全通径关键工具的研制与应用

针对苏里格气田中应用K344封隔器+滑套分层压裂技术时压后油管不能实现全通径,影响后续作业的问题,研制了新型气田压后油管全通径关键工具。关键工具包括喷砂滑套、滑套密封器和节流底阀,介绍了关键工具的结构和原理。现场应用表明,气田压后油管全通径关键工具使溶解时间可控,压后油管全通径可达57 mm,为后续排液采气、冲砂、测试、监测产液剖面和二次改造作业提供了全通径通道,具有较高的实用价值。     

动静力混合润滑轴承三维温度场的研究

联立求解广义雷诺方程、三维能量方程、三维固体热传导方程及载荷平衡方程、油腔流量守恒方程和油腔能量守恒方程并考虑粘度随温度及压力、密度随粘度及压力的变化,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件,得到动静力混合润滑轴承的三维温度场。结果表明动静力混合润滑轴承的温度分布比较均匀,在外载荷相同时,供油压力高时的最高温度略低于供油压力低时的情况。     

球磨机滑动轴承温度场的有限元分析

球磨机主轴承经常发生烧瓦,影响球磨机安全、稳定地运行.本文基于温度场的二维热传导理论,对某厂φ3.2×13 m球磨机滑动轴承温度场建立了有限元模型,并运用ANSYS软件对此球磨机滑动轴承的温度场进行了有限元计算分析.分析结果对于相关企业布置同类产品的轴瓦临测点及由此对轴瓦使用状况分析有很好的指导意义和实用价值.最后再经过在同类产品中的试验验证,充分证明了把温度作为球磨机在运行状态下的监测信息是切实可行的.     

圆轴承流体润滑热效应模型及其应用

提出了对轴向解析、周向有限元压力分布的有限宽圆轴承模型进行流体动力润滑热效应分析的方法。该方法采用绝热边界条件，能量方程无需与雷诺方程迭代求解，即可确定出油膜沿周向方向的平均温度场和粘度场分布；基于变分不等方程理论，雷诺方程采用一维直接解法求解。应用提出的方法计算了流体润滑热效应对进油槽位于水平方向两侧的圆轴承承载系数、偏位角和压力分布的影响，与工程上的标准数据计算结果吻合，方法简单适用，节约计算量。