液体动静压球轴承轴心运动轨迹研究

为研究外载荷对轴承转子系统稳定性的影响,以小孔节流的液体动静压球轴承转子系统为研究对象,建立液体动静压球轴承转子系统动力学模型。通过求解轴承润滑数学模型获得非线性油膜力,分析转子所受到的外载荷,采用欧拉算法预测出轴心下一个时刻位移、速度和加速度,并分析转子系统质量、不平衡载荷和阶跃载荷对转子回转精度的影响。结果表明：随着转子系统质量的增加,所需平衡的油膜力增加,轴心振动幅度增加,从而导致转子回转精度降低;相对于不考虑不平衡载荷,考虑不平衡载荷后其振动形态为椭圆且振动幅值增大,减小不平衡值将减小振幅并提高旋转精度;随着阶跃载荷的增加,达到平衡所需的时间也增加。     

考虑油膜力作用的滑动轴承冲击响应特性试验研究

船用滑动轴承是轴系的重要组成部分,其稳定性是舰船机动性的基本保证。但滑动轴承在水下爆炸载荷作用下的冲击试验却不多见。以船用大型滑动轴承为研究对象,专门研制了一套能够模拟实船安装状态和工作状态的试验传动轴系系统,在浮动冲击平台上开展了水下爆炸冲击试验,分析了轴承瞬态响应特征。结果发现,滑动轴承油膜关系在剧烈的垂向冲击载荷作用下出现碰摩,能够瞬时提高运转扭矩,对轴系动力源的冲击可靠性提出了更高要求,浮台横向冲击载荷较小,轴系振动幅值未超过轴承间隙。通过试验研究发现目前应用的油膜动力学模型并不适用冲击动响应分析,急需建立适用的模型。研究对于进一步修正舰艇轴系冲击动力学模型、提高仿真预报精度提供了参考。     

考虑流固耦合作用的超高速液体动静压轴承油膜特性研究

考虑润滑油的黏温效应对动静压滑动轴承的影响,建立超高速液体动静压滑动轴承的油膜-轴瓦流固耦合模型,采用计算流体动力学（CFD）方法求解连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组得到动静压轴承油膜的压力场和温度场;采用双向流固耦合分析方法对动静压轴承进行计算,分析轴承弹性形变对油膜特性的影响。结果表明：动静压轴承的油膜压力和最大形变量均随着转速的升高以及供油压力的增加而增大;提高供油压力可以加剧润滑介质的流动,从而在一定程度上降低油膜温度;考虑流固耦合作用之后,动静压轴承的实际承载力和油膜压力均一定程度上减小。     

动静压油膜轴承润滑系统的低温启动调整

本文介绍了摩根动静压油膜轴承,对轧辊和油膜轴承进行受力分析;明确了润滑系统供油管路的功能。经调整,解决了冬季油膜轴承润滑油流量低的问题。     

热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响

为研究热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响,建立具有深浅腔结构的圆锥动静压轴承的Reynolds方程、能量方程、深腔流量平衡方程及相关控制方程;采用有限元法和有限差分法对其进行离散,运用正系数法则对能量方程系数及常数项的离散系数进行处理,联立求解得到油膜压力分布与温度分布,计算出高速圆锥动静压轴承的静参数,并分析热效应对高速圆锥动静压轴承静特性的影响。结果表明:热效应使高速圆锥动静压轴承油膜压力减小,且转速越大,压力减幅越大,油膜温升越明显;计入热效应后,润滑油黏度降低,引起高速圆锥动静压轴承偏位角增大,轴向、径向承载力减小,端泄流量增大,摩擦力减小,且转速越高变化越显著。     

动静压轴承支撑高速主轴系统基本性能分析

以高速主轴水润滑动静压轴承为基础,在双动静压轴承支撑主轴系统实验平台上,分析转速、供水压力、载荷等基本运行参数对系统基本性能的影响,并采用不平衡轴承质量法识别了系统支撑轴承的动特性系数。结果表明:轴承-转子系统静态刚度随供水压力和载荷的增大而增大;流量随供水压力升高而增大,而随转速变化较小;利用不平衡轴承质量法识别系统支撑轴承的动特性系数与理论一致性。     

分布式双向可倾瓦动静压推力轴承的静动特性研究

针对机床主轴对推力轴承的高刚度与高精度要求,用可倾瓦块代替部分静压油垫,提出了一种由可倾瓦块和静压油腔联合承载的分布式双向可倾瓦动静压推力轴承.首先建立了分布式双向可倾瓦动静压轴承的润滑模型,提出了基于平衡点性能合成的轴承静动特性计算方法.针对案例轴承对节流器的结构参数进行了优化,分析了载荷、转速、单边间隙和预负荷系数...     

多瓦预载荷调整对核主泵轴系临界特性的影响

针对高可靠性立式轴系的横向振动问题,以四瓦水润滑导轴承为研究对象,以多瓦预载荷调整为出发点,分析预载荷系数对导轴承静动特性的影响,同时采用模态分析方法计算2种典型瞬态工况下核主泵轴系的一阶弯曲临界转速及模态振型。结果表明:随着预载荷系数的增大,叶轮和下飞轮处的弯曲程度减小,轴系的临界转速升高;当预载荷系数超过0. 4时,临界转速急剧增大,范围迅速减小。     

PM流量控制器节流液体静压轴承静动态特性分析

将PM流量控制器用于无周向回油槽四腔向心静压轴承,建立了PM流量控制器静压轴承数学模型,重点研究分析了轴承结构参数及PM流量控制器参数对静压轴承特性的影响。研究结果表明:轴承轴流封油边系数越小、周流封油边系数越大,轴承油膜刚度和承载力越大,初始油膜间隙增大,油膜刚度减小;润滑油动力粘度较大且初始油膜间隙较小时,油膜刚度和承载力较大;液阻比越小,比流量越大,油膜刚度越大;供油压力越大,油膜刚度、承载力和流量越大。同时基于线性化下液体静压轴承系统的传递函数,利用Matlab Simulink软件在时域和频域内分别研究了静压轴承系统的动态特性。研究结果表明:在阶跃载荷作用下,随着供油压力和比流量的提高,过渡过程时间越短,静压轴承系统的动态特性越好;在正弦载荷作用下,提高供油压力、比流量都会使轴心偏移量的稳态幅值减小,油膜动刚度增大,且供油压力较比流量对系统频率特性的影响显著。     

基于高效深切磨床轴承主轴系统的有限元分析

针对实验室研制的高效深切磨床动静压轴承主轴系统,首先利用计算流体力学软件CFX,对动静压轴承的油膜进行稳态分析,得到油膜上的压力分布。通过在不同的小位移和速度扰动的情况下轴承油膜承载力的变化规律,依此来确定轴承油膜的刚度和阻尼系数。在ANSYS中,采用Ma-trix27单元来模拟动静压轴承油膜的刚度和阻尼作用,并对主轴进行模态分析。结果表明,在微小的位移扰动和速度扰动的情况下,油膜的弹性力和阻尼力近似为线性的,主轴模态有限元计算结果与实测结果基本一致,证明了该分析方法的正确性。     

数值模拟在静压轴承系统中的应用

为使静压轴承系统在特定负载下能使轴与瓦之间保持液体摩擦状态，采用有限元法，借助ANSYS软件和编制的子程序求解了N—S方程的简化形式——雷诺方程，计算得出一定负载下保持液体摩擦状态所需的油腔供油压力、流场的速度分布、压力分布。根据计算结果设计了某选矿厂静压轴承系统，现场使用表明，该系统工作稳定、节能显著。     

螺旋槽气体轴承动态特性及失稳分析

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏心率、供气压力、转速对气膜刚度阻尼系数的影响规律;建立线性稳定性计算模型,预测气膜涡动失稳转速,分析运行参数对失稳转速的影响。结果表明:气膜阻尼是一种抑制涡动的因素,气膜的稳定性取决于气膜刚度与阻尼的协同作用;气膜刚度阻尼随着槽宽比、槽深比、螺旋角的增大,整体上呈先增大后减小的趋势;刚度随转速的升高而增大,阻尼则随转速的升高而减小;径向偏心率和供气压力越大,气膜刚度和阻尼越大;在一定范围内,提高供气压力、增大径向偏心率能够提高系统失稳转速;合理地选取轴承结构参数和运行参数,能够优化轴承动态特性,保证气体轴承较高的运行稳定性。     

Dynamic characteristics of a hydrostatic journal bearing

The results of experimental investigations into the performance of a six-pocket hydrostatic journal bearing subjected to a range of dynamic loads are presented. The bearing performance was studied in terms of the load-carrying capacity and oil-film stiffness. The experimental results show that the test bearing has a better load-carrying capacity under dynamic load than under static load and that the load-carrying capacity and stiffness of the bearing are only limited by its mechanical strength.     

动态载荷下的汽车驱动桥壳有限元分析

为研究驱动桥壳在动态载荷下的应力状况,建立了汽车垂向振动的4自由度动力学方程。应用机械振动理论求解出了汽车在路面不平度下的动态载荷;以汽车驱动桥为例,利用有限元方法,得到了动载作用下桥壳各点的应力分布及最大应力点的位置,并进行了驱动桥壳的变形计算。仿真结果表明,该研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。     

变黏度静压滑动轴承高速时油膜动态润滑特性

静压滑动轴承转台直径大（D=4.5 m）,高转速运行时产生线速度值很大,其内部润滑油膜受压及剪切发热导致油膜变薄进而影响到机床加工精度和运行可靠性。针对新型Q1-205双矩形腔静压推力轴承,采用动网格技术探索变黏度条件静压轴承高速时的油膜动态润滑特性。建立该静压轴承的流量、承载力、油膜温升等理论模型,自定义用于控制边界层网格运动及变黏度的UDF程序,选取外载荷12 t,转速为80~200 r/min（线速度18~48 m/s）高速下的工况条件参数进行动态润滑特性数值模拟,并进行相同工况参数下的试验验证,揭示出高速时油膜厚度变化对油膜温度、油腔压力、封油边处流量的影响规律。研究发现,该型号轴承在承载12 t时,随着膜厚的减小,油膜剪切发热严重,温升加剧,且高速下受润滑油黏度变化影响造成压力损失严重,研究数据为工程上静压轴承可靠运行提供理论依据。     

Dynamic behavior of fluid‐structure coupling of hydrostatic spindle under effect of oil film slip

To better understand the dynamic characteristics of a hydrostatic spindle in fluid‐structure coupling, the impact of oil film slip on the 4 dynamic stiffness and damping coefficients of the spindle is studied. On the basis of modified Reynolds equation, which considers the microscale velocity slip effect, rotation error of the spindle is calculated. To solve the rotor axis orbit under the existence of eccentric quality, 4 dynamic stiffness and damping coefficients of the oil film, which describe the dynamics of a rotor axis orbit, are calculated by using load increment method and the pressure perturbation method. The research results show that velocity slip caused a certain impact on dynamics of bearing stiffness and damping performance. The experiment of the measuring path of the shaft verifies the correct and effect of the orbit of shaft center model.     

Characteristics of hydrostatic bearing/seal parts for water hydraulic pumps and motors. Part 1: Experiment and theory

In this paper, the load-carrying capacity, power losses and stiffness of disk-type hydrostatic thrust bearings including the case of eccentric loading are discussed theoretically. The numerical analysis method is established based on a two-dimensional elastohydrostatic problem with an elastic deformation model, which is extended to adapt it for a non-axisymmetric load acting on the thrust bearing. The bearing is made of a combination of stainless steel/stainless steel and stainless steel/plastics. For the elastic materials, the maximum stiffness derived from, i.e., minimum film thickness is, larger than that of the rigid material in the range of a large ratio of pocket pressure and a hydrostatic balance ratio of over unity, which is defined as the ratio of the load to the maximum hydrostatic load-carrying capacity. The maximum load-carrying capacity and minimum power loss can exist in the domain of the hydrostatic balance ratio over unity for the case of the bearing consisting of elastic/rigid materials, in comparison with that composed of the same rigid materials. For the case of water, the power loss due to leakage flow is slightly larger but that due to frictional torque is much smaller than that in the case of hydraulic oil. Then, the total power loss is much smaller than that of hydraulic oil.     

液压缸静压支承抗偏载特性分析

对液压缸静压支承抗偏载特性进行了研究,分析静压支承液压缸的润滑性能与泄漏特性,利用FLUENT软件对油膜的压力场特性进行仿真分析,分析液压缸静压支承的抗偏载特性;对静压支承导向套的矩形和工字形油腔的油膜特性进行分析对比,研究液压缸运动速度、偏心量、入口流量与静压支承导向套的承载力和润滑性能之间的关系;搭建实验台,利用电涡流传感器测量活塞杆的偏心距离,对静压支承液压缸与无静压支承液压缸的抗偏载性能进行对比。     

轴承载荷对转子系统各支承的耦合振动分析

以多支承转子 轴承 弹性基础系统为研究对象,对多支承转子系统某支承处轴承载荷变化引起不同支承点处轴及轴承的耦合振动响应进行了研究。首先,建立了多支承转子系统支承间的耦合振动模型,并进行了仿真和试验,耦合振动模型考虑了每个支承处的油膜耦合效应,通过轴承载荷敏感度矩阵得到各支承耦合力;然后,利用龙格库塔法对油膜刚度为定刚度和动刚度两种情况下的转子系统进行了数值分析及仿真;最后,在8支承转子试验台上进行试验,采取改变某一支承处的位移来得到轴承载荷的变化,并提取各支承处的振动信号。结果表明,轴承位置在稳态和瞬态两种情况下改变时振动响应明显不同,油膜刚度为动刚度的分析结果更为合理。