浅谈发动机涡轮泵动静压轴承研究状况

以液体火箭发动机涡轮泵为典型应用背景,讨论了液体动静压滑动轴承的技术特点及其用于液体火箭发动机涡轮泵转子支撑的研究进展情况;得出了液体动静压滑动轴承可用于液体火箭发动机涡轮泵转子支撑的结论,同时提出了待解决的关键技术。     

航天飞机主发动机涡轮泵轴承的润滑

航天飞机由安装在尾部的三个助推器和两个固体火箭发动机推动进入轨道。固体火箭发动机脱离后助推器仍然工作。助推器的主要部分是四个提供燃料的涡轮泵。涡轮泵以极高的速度旋转，这对轴承润滑十分不利，涡轮泵包含一根由球轴承和滚子轴承支承的轴。轴两端各有一个泵叶轮和涡轮盘。如果轴承不能承受载荷，没有足够的刚度和耐磨性，涡轮泵内的旋转部件就会产生磨损，后果不堪设想。     

几种低粘度润滑介质下动静压轴承的性能分析

以火箭发动机涡轮泵为典型应用背景 ,研究空间工程低粘度非油润滑滑动轴承 ,运用数值方法计算、分析了多种润滑介质下动压、纯静压、动静压润滑性能 ,结果表明 :就承载能力而言 ,粘度相对较大时动压轴承较佳 ,粘度相对较小时动静压轴承较佳 ,但轴承的选型需综合考虑多项轴承性能及应用的特定要求。文中提供了轴承承载能力、流量、功耗等关键性能参数的计算结果和详细的对比分析 ,为深入研究火箭发动机涡轮泵滑动轴承的可行性提供了基础 ,对其他应用亦有参考意义     

高速涡轮泵动静压轴承两相润滑特性与稳定性试验研究

通过对气液两相润滑下轴承静动特性、轴承稳定性以及两相润滑特性及稳定性的试验研究,建立基于理论与试验混合建模的轴承静动特性分析方法,解决了理论分析时采用混合均质模型得到的方程不封闭的问题;提出高速低温动静压轴承支撑转子系统的稳定性综合试验技术,实现了从多角度试验研究轴承稳定性问题,各子项测试结果可互相辅佐和验证,解决了传统稳定性测试技术中试验结果孤立的问题;揭示两相润滑下轴承的重要性能规律:汽化使刚度增加、稳定性改善,但该效应对参数敏感,使轴承性能不易控制。     

无泄漏磁传动涡轮泵的研究

针对于液体火箭发动机，研究一种新型磁传动密封涡轮泵的原理，利用磁超距特性，化动密封为静密封，可以实现零泄漏，有望解决涡轮泵最常见和极其危险的泄漏故障，从而提高火箭发射的可靠性。     

液体火箭发动机氢、氧涡轮泵支撑结构分析

利用有限元法对某火箭发动机氢、氧涡轮泵的支撑结构进行了分析，获得了外载荷在氢、氧涡轮泵上、下支撑中力的分配比例关系；得到了推力室和氢、氧涡轮泵及其支撑结构的应力、变形分布；并通过调整推力室材料常数的方法，模拟了推力室的温度变化对氢、氧涡轮泵支撑结构的影响。     

流体静压多孔质球面轴承静态性能分析

对流体静压多孔质球面轴承进行理论分析,给出了其有限元计算方法,同时利用实验验证理论计算的正确性。结果表明,气体静压实验数值和有限元计算结果吻合良好,实验数值和有限元计算结果之间的误差小于10%,产生误差的原因是有限元数值计算没有考虑到流体的惯性效应、速度滑移、多孔质球窝的变形以及轴承表面粗糙度的影响;气体静压球面轴承的承载能力和静态刚度明显小于液体静压球面轴承,气体静压球面轴承刚度低的主要原因是所用的多孔材料孔隙度较大,即多孔材料的渗透率较大。     

超低温氢氧泵轴承技术研究及进展

液氢／液氧火箭发动机涡轮泵用球轴承工作在超低温高转速重载荷条件下，需要采用合适的材料匹配和可靠的固体润滑。对由9Cr18套圈和政治协商会议组成的钢制轴承，常采用PTFE复合材料保持架及套圈和球上表面溅射PTFE膜层或PVD软金属膜来实现润滑，其主要失效可归纳为磨损、胶合及保持架断裂3种形式。采用氮化硅球的混合式陶瓷轴承以及套圈表面等离子体淹没离子注入Ag润滑膜层的应用，提高了轴承的寿命和可靠性。陶瓷轴承技术和离子改性技术将满足该轴承技术发展的需要。     

单类支持向量机在涡轮泵试车数据分析中的应用

针对在火箭发动机涡轮泵的故障检测过程中缺乏故障样本的问题，应用单类支持向量机，为高速涡轮泵试车数据分析建立了一种新异类检测超球模型。该模型在仅对正常数据进行训练的基础上便可以进行分类工作，且为了提高训练效率，提出了一种分层式的快速训练方法。对火箭发动机涡轮泵试车数据分析的应用结果表明，该算法具有很高的训练效率，检测结果良好。     

涡轮泵实时故障检测的多特征参量自适应阈值综合决策算法

为了实时监控液体火箭发动机涡轮泵的状态,提高安全性,降低故障带来的破坏程度,提出了一种多特征参量自适应阈值综合决策算法(MATA)。研究了该算法的特征参量选取、阈值区间的确定、阈值的自适应计算(包括特征参量均值与标准方差的自适应计算)、故障综合决策逻辑、故障数据对阈值贡献的剔除等方法,利用某型火箭发动机地面试车涡轮泵振动测量数据和某型转子试验平台实时测量数据对该算法进行离线和实时在线故障检测试验验证,结果表明MATA没有发生误检测情况,具有实时故障检测的能力。因此,MATA适合于液体火箭发动机涡轮泵的实时故障检测。     

辊压机液体静压轴承的设计及性能研究

辊压机滚动轴承存在的寿命短、体型大、经济性低等缺点,严重制约辊压机向着大型化方向发展。设计一种可替代滚动轴承的液体静压轴承并进行轴承性能分析。为了提高辊压机轴承在两辊水平轴线方向的承载力,将轴承设计为定量供油式的沿周向呈不等面积油腔分布的静压轴承。考虑弹性变形的影响,采用流体动力润滑理论研究轴承的各项性能。结果表明,所设计的轴承基本可以满足轴承的承载力、稳定运转等要求。考虑弹性变形后,压力分布变化较小,最小油膜厚度增大且呈中间大两头小的分布规律,可能会导致轴承两端磨损较快,轴承制造时可以采取适当提高轴承材料性能的方法来降低这种可能性。     

有限元数值模拟在静压轴承设计中的应用

采用有限元法，借助ANSYS软件和自编子程序计算出了一定载荷下静压轴承流场的速度分布、压力分布及油膜的承载能力，得出了该载荷下保持液体摩擦状态所需的油腔供油压力，并根据计算结果设计了静压轴承的供油系统，经实用和跟踪测试证明，该系统工作良好。     

精密磨床转台静压轴承的强健化设计

针对精密磨床转台静压轴承性能仿真数据与其回转精度实测数据不一致的问题,为提高转台静压轴承的设计水平,提出了静压轴承的强健化设计方法。该方法考虑了轴承结构参数在轴承全生命周期内的变化,分析了半径间隙、油腔尺寸、节流比及润滑油黏度在设计、加工、装配和服役4个阶段的变化规律,重点研究了半径间隙在各阶段对轴承性能造成的影响,给出了转台静压轴承的强健化设计流程。通过一个径向轴承的设计实例对该强健化设计方法进行了说明,并将设计结果与传统设计进行了对比。对比的指标是轴承在4个阶段的刚度、承载力和温升,这3个指标对轴承回转精度有直接影响。研究表明:进行强健化设计后,在生命周期内静压轴承的刚度和承载力的变化量为10%～27%,温度的变化量为0.5%～1.6%,较传统设计更能保证转台回转精度的稳定。     

Design of an Artificial Neural Network for Analysis of Frictional Power Loss of Hydrostatic Slipper Bearings

In this study, the frictional power loss of the slippers affecting the performance of axial piston pumps and motors was investigated experimentally and theoretically. The working parameters and the slipper geometry causing minimum frictional power loss were determined. The system was also modeled by an artificial neural network. As can be seen in both approaches, the proposed neural network predictor can be employed in experimental applications of such systems.     

基于ANSYS 12.0的静压轴承双向流固耦合分析

静压轴承油膜承载能力的设计和轴承材料的选择对静压轴承的工作性能和使用寿命显得尤为重要。应用ANSYS 12.0软件Workbench,ANSYS Mechanical和CFX的流固耦合功能对某大型球磨机静压轴承进行双向流固耦合分析,校核静压轴承油膜的承载能力和轴承材料的结构强度。