应力偶流体润滑轴承油膜压力和轴心轨迹计算

根据应力偶流体动态润滑轴承雷诺方程,运用数值计算方法研究应力偶参数对轴承润滑性能的影响。针对某柴油机轴承,分别计算采用牛顿流体和非牛顿应力偶流体润滑时的油膜压力分布和轴心轨迹。结果表明：与牛顿流体润滑相比,应力偶流体润滑时轴承的油膜压力增加,且随应力偶参数的增加,最大油膜压力出现在轴承角度增大的方向;2种润滑条件下,所计算得到的轴心轨迹形状类似,不同之处在于牛顿流体润滑时其轴心轨迹离轴承的中心比较远,而应力偶流体润滑条件下轴心轨迹随参数增加向其中心靠近且最小油膜厚度明显增大。研究表明,应力偶流体润滑与牛顿流体相比提高了油膜压力,改善了轴心轨迹,且应力偶参数越大应力偶效应越显著。     

考虑气泡体积分布的轴承油气紊流润滑模型

将高速工况下的油气润滑介质视为由连续液体和离散气泡构成的混合流,基于连续方程、Navier-Stokes方程、壁面定律紊流模型和气泡体积分布函数,导出了考虑界面效应的混合流体紊流广义Reynolds方程,建立了高速主轴径向轴承油气紊流动压润滑模型,模型同时考虑了气泡体积分布以及两相界面间动量传输效应。通过数值耦合求解广义Reynolds方程和流体速度方程,获得了油气润滑动压轴承的压力分布、紊流流速分布。结果表明,气泡尺寸分布和界面效应将使油膜发散区产生正压力。     

基于有限差分法的径向滑动轴承油膜压力分布计算

滑动轴承广泛应用于旋转机械中,其静动态参数对旋转机械的运转有很大影响。确定滑动轴承的静动态参数依赖于轴承的油膜压力分布,Reynolds方程是油膜压力计算的基础。对于具体轴承参数计算,传统方法是利用已知的给定偏心率和宽径比下的轴承静动态参数进行曲线拟合,通过反推实际轴承的偏心率和偏位角,然后进行压力分布计算。这种逆运算不太方便。基于有限差分法,采用MATLAB软件编程计算,利用实际轴承已知外力和宽径比直接求解完整二维流动Reynolds方程得到油膜压力分布曲线,进一步利用改进方法设计计算实际轴承参数,取得较好的计算精度,使圆瓦轴承参数计算更为简便。     

A Study of Dynamically Loaded Journal Bearings Lubricated with Non-Newtonian Couple Stress Fluids

This paper is to theoretically investigate the behavior of dynamically loaded journal bearings lubricated with non-Newtonian couple stress fluids. To take into account the couple stress effects due to the lubricants blended with various additives, the modified Reynolds equation for dynamic loads governing the film pressure is derived. The film pressure is solved numerically with Reynolds boundary conditions and then various bearing characteristics are calculated. The effects of couple stresses on bearing performance characteristics are analyzed. The results conclude that couple stress fluids lubrication improves the bearing performance under dynamic loads.     

动载滑动轴承瞬态油膜的全景实验研究

在搭建的滑动轴承实验台上,对大扰动工况下油膜全景空穴分布图像及油膜压力进行瞬态同步采集,并对图像进行后处理,以便于观察并与基于质量守恒边界条件的理论仿真结果对比,并对同一旋转周期内油膜空穴分布和不同工况下油膜压力进行对比分析。结果表明：油膜全景图像经过后处理转化为油膜原形展开图像后,图像直观,且更易于对比分析;在大扰动工况下,油膜空穴区域随最大动偏心位置迁移而迁移。     

油膜润滑径向轴承的全域解模拟计算-宽轴承解

雷诺方程的适用范围一般是在微米级膜厚，对纳米级膜厚由于粘度随油膜厚度的改变而改变，粘度成为更重要的润滑剂性能指标，本文采用粘度修正广义雷诺方程求解轴承的性能，对无限宽轴承来说，可得出全域的解析解，其公式可用于任意工作条件，从而为其它轴承的计算提供依据。     

An Average Flow Model for Couple Stress Fluids

The interactions of surface roughness and flow rheology of couple stress fluids on thin film lubrication problems are modeled. The generalized average Reynolds equation as well as the flow factors is derived. The effects of couple stress parameters (l), the standard derivation of surface roughness ( _i ), the Peklenik number ( _i), and the roughness orientation angle ( _i) on the flow factors ( ^p _ij , ^s _ij) are discussed. In results, the related Reynolds-type equations and flow factors for Newtonian fluids, power-law non-Newtonian fluids, mixtures of Newtonian and power-law non-Newtonian fluids, and couple stress fluids are tabulated.     

考虑紊流效应和温黏关系的滑动轴承故障分析

为了研究气轮发电机组滑动轴承发生的轴瓦破裂、碰磨故障的原因,从考虑轴承润滑问题的紊流效应和温黏关系出发,采用有限元法求解了广义Reynolds方程、能量方程和热传导方程,得到额定负载下的油膜压力、温度和厚度分布,从而解释了所研究轴承的故障现象,即轴瓦破裂位置出现在最小油膜厚度位置的下游。     

润滑油混入气泡后对滑动轴承耗油量的影响

滑动轴承的耗油量是一项重要的特性参数。本文在引入气油两相流粘度模型的基础上，建立了一套适用于气油两相流工况下径向滑动轴承的数值计算理论，计算研究了气油两相流对滑动轴承耗油量的影响     

径向滑动轴承区域性流态模型研究

轴承流态有单一流态和层紊流共存2种流态处理方式,相应算法结果有差别,对于重载和低黏介质的液膜这种差别较大。以重载油轴承和水润滑轴承为例,研究流态的区域性和计算方法。基于流态局域观点研究局部稳定性并探索算法构造,该算法不采用传统雷诺数概念和准则,而是寻求含服役状态参数的广义雷诺判据。基于该观点和相应算法,得到重载和低黏介质下的典型区域特征,即最小膜厚为中心的某一区域为层流区,其余为紊流区;所构造算法及含服役状态参数的广义雷诺判据中的待定参数可由现有模型估算或通过新实验获取,该判据的退化形式即为雷诺数判据;以某核电重载轴承为例,对全层流、全紊流、区域性流态三种模型下的性能数据进行特征分析,从数据特征角度对区域性思想及算法进行验证。     

微沟槽表面的滑动轴承性能分析

分析了微沟槽表面滑动轴承的润滑性能 ,计算结果表明 ,微沟槽表面轴承的压力分布与光滑表面轴承有着显著不同。轴承表面油槽中的油在油润滑时能防止轴承表面的胶合失效 ,而且这种轴承衬表面层的应力分布与光滑表面轴承也有显著不同。     

滑动轴承支承Jeffcott转子的油膜稳定性研究

通过对无限长圆轴承支承的立式Ｊｅｆｆｏｃｔｔ转子系统的油膜稳定性研究，发现其油膜失稳区有上限，在其之上存在一个稳定工作区（上稳定区），由此，提出了一种新方法来解决油膜稳定性问题，即让转子在失稳区上方的上稳定区工作。还推荐了一些提高稳定性的措施。     

油膜涡动对三油楔固定瓦滑动轴承性能的影响

以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,通过数值模拟研究,探讨了油膜涡动角度和涡动半径对轴承静、动特性及稳定性的影响规律,并得出了一系列关于油膜涡动的涡动角度和涡动半径对三油楔滑动轴承静、动特性影响的规律性曲线.结果表明,油膜涡动角度的变化对三油楔固定瓦滑动轴承的静、动特性和稳定性将产生很大的影响,且这种影响随油膜涡动半径增大而增大.     

考虑轴颈偏斜的双层径向波箔轴承静特性分析

考虑了轴颈偏斜的影响,建立了双层径向波箔轴承的理论模型。用有限差分法对控制方程进行求解得出静特性参数,分析了轴承数、偏心率、轴承柔性、长径比和轴颈偏斜对双层波箔轴承静特性的影响。结果表明,双层波箔轴承比单层波箔轴承具有更大的承载能力,比刚性表面动压轴承对轴颈偏斜具有更好的适应性。     

Approximate closed‐form solution for the dynamical analysis of short bearings with couple stress fluid

The film forces in journal bearings may cause self‐exciting oscillations under particular operating conditions; if the amplitude of these oil‐whirl oscillations becomes too large, it may involve unsafe machinery dynamics. Thus, there is a need to understand the dynamic characteristics of the journal bearings evaluating the performances of the couple stress lubricants used to minimise the friction losses in steady operating conditions. The purpose of this paper was to illustrate a method to formulate with closed‐form solutions the non‐steady fluid film forces, and the stiffness and damping coefficients for ‘short’ liquid‐lubricated couple stress journal bearings, assuming the micro‐continuum Stokes' model. It is shown that the model allows the advantage of minimising the computational time required for the non‐linear dynamic analysis of couple stress journal bearings without any significant loss of accuracy, while the analytical form of the solution involves a better readability of the parameter effects on the system unsteady behaviour. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

油水两相流对滑动轴承油膜压力的影响

研究建立了一台适用于测试油水两相流润滑工况下滑动轴承油膜压力的实验装置。实验研究了润滑油混入水滴后对滑动轴承油膜压力的影响规律,得出了若干规律性的结论。     

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。     

小孔节流静压气体轴颈轴承的静态特性研究

通过对小孔节流静压气体轴颈轴承润滑方程的分析,利用泛函求极值法将二阶偏微分方程降为一阶,采用有限元方法,利用三角单元线性插值函数,简化压力分布方程式的计算,对轴承的参数进行了优化,得到了轴承上各点的压力分布和轴承的承载能力和支承刚度,并分析了轴承间隙和偏心率等因素对承载能力和刚度的影响。     

橡胶圈加稳切向小孔供气径向轴承的试验研究

对附加阻尼方式的橡胶圈加稳单排及四排切向小孔供气径向轴承进行了对比性试验研究 ,旨在探讨橡胶圈加稳单排切向小孔供气径向轴承的可行性 ,以期将其应用在透平膨胀机等高速旋转机械的工业领域。在试验中 ,两种结构形式的气体轴承分别达到了 14 0 6 2 5× 10 4r/min (超速 32 2 % )和 14 2 0 89× 10 4r/min (超速 33 5 % )高稳定转速的良好效果     

Analysis of Noncircular Hole-Entry Capillary-Compensated Hybrid Journal Bearing with Micropolar Lubrication

This article presents the analysis of a two-lobe hole-entry hybrid journal bearing operating with micropolar lubrication. The modified Reynolds equation governing the laminar flow of isoviscous, incompressible micropolar lubricant in the clearance space of a journal bearing system has been solved using a finite element model incorporating appropriate boundary conditions. A comparative analysis between circular and noncircular two-lobe hybrid journal bearings with capillary restrictor under Newtonian and micropolar lubrication has been presented. It is concluded that bearing performance characteristics are significantly influenced by micropolar lubrication.