考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。     

滑动轴承油膜振荡故障诊断及在线消除

阐述滑动轴承油膜涡动和油膜振荡的机制,通过实验运用振动分析软件给出不同间隙时轴承油膜涡动和油膜振荡的特征,找出影响轴承产生油膜涡动和油膜振荡因素,提出了防止油膜涡动及油膜振荡的措施,给出一种油膜涡动和油膜振荡在线消除方法.分析表明,防止油膜涡动及油膜振荡的措施有:提高轴的临界转速,减小轴承长度,增大轴承偏心率以及调节润滑油的供给量等.其中调节润滑油的供给量是一种可尝试的实现油膜振荡在线消除有效方法.     

双矩形腔静压推力轴承内部流场动态分析

以Q1-205型双矩形腔静压推力轴承为研究对象,采用理论分析、动态仿真和实验测试相结合的研究方法,针对6种入口流速和3种工作转速工况油膜厚度变化对静压轴承的速度场、涡度及压力场进行了分析。采用动网格技术得出不同工况参数下膜厚与封油边流量、涡度、油膜压力关系曲线,揭示了油膜性能动态变化规律。研究发现,油腔内的低速区和高涡度区集中分布于逆流侧封油边处,且油膜厚度越小集中现象越显著,随着入口流速增大,油腔压力升高,低膜厚下高速时由于压力损失严重使得腔内压力随工作转速的增加而有所减少。     

转子—轴承系统油膜失稳过程的实验分析

在机械故障模拟平台综合模拟平台上对油膜失稳故障发生的过程进行实验,分析VibraQuest振动分析系统采集的伯德图、瀑布图和极坐标图,发现在转子升速过程中系统的油膜失稳故障会经历工频涡动阶段、工频涡动与油膜涡动并存阶段、油膜振荡阶段3个阶段。分析了偏心量对油膜失稳过程的影响,实验分析的结果对转子轴承系统状态的诊断有重要的意义。     

转子轴承系统油膜力特征的非线性动力学分析

建立了非线性油膜力作用下的转子-轴承系统的动力学模型,应用非线性动力学理论对该系统进行了研究,应用数值方法得到转子-轴承系统的油膜力大小随转子回转角速度Ω变化的曲线,得出油膜力的形状及刚度与转速密切相关;根据油膜力-位移曲线,显示出油膜力的强非线性.为有效诊断滑动轴承支撑下的转子-轴承系统油膜涡动故障提供了理论依据.     

转子系统失稳性故障诊断与润滑流体流态分析

分析了转子轴承系统中流体动态力的形成和自激振动的产生与油膜涡动、油膜振荡的故障。根据轴承中流体流动形态与流体平均周向均速度关系对转子失稳作一理论分析和实验研究总结，系统地探讨了转子轴承系统中润滑体流态与失稳机理。     

工况对盾构机主驱动轴承润滑特性的影响

以某隧道工程实际工况条件为例,建立盾构机主驱动轴承载荷分布计算模型和等温线接触弹流润滑模型,通过数值分析得到极限工况和占比99.9%的工况条件下盾构机主驱动轴承的油膜厚度及油膜压力分布;依据实际工况条件分析不同工况对轴承油膜厚度、油膜压力的影响规律,以及滚子所处位置不同时滚子负载与油膜压力和膜厚之间的变化关系。结果表明：不同工况下主轴承油膜厚度、油膜压力分布规律相似,均出现二次峰值;同一工况下,随着滚子于主轴承所处位置不同,油膜压力及膜厚最值随滚子负载的增大而减小;同一位置处二者最值随主轴承受力的增大而减小。     

旋转机械油膜轴承故障诊断的研究

为解决旋转机械油膜涡动故障较难诊断的问题,通过建立油膜涡动故障模型,利用实验室Bently转轴试验台设置油膜涡动故障状态,获得轴承在油膜涡动状态下的主要振动特征。结果显示,转轴轴心在油膜涡动时的时域波形变为原来的1/2,涡动频率大约为工作频率的1/2左右,转轴轴心转动半个周期。综合得出,试验结果与理论分析较为接近,为旋转机械油膜涡动故障诊断提供了一定的实践依据。     

基于谐波小波变换的滑动轴承油膜涡动与振荡故障识别与分析

介绍了转子系统油膜涡动与振荡的产生机理和故障特征。应用谐波小波变换对转子振动信号进行故障分析,提取故障特征信息,从而识别出油膜涡动与振荡。通过转子试验台模拟油膜涡动与振荡,并基于Labview平台开发了基于谐波小波滤波的信号处理系统,与FIR滤波的对比分析表明,谐波小波变换结果更好,特征提取结果更为精确。     

长周期变转速下入口油温对高速轻载涡轮增压器转子振动特性影响

高速轻载涡轮增压器转子系统的入口油温在长周期变转速运行条件下会产生动态变化,从而改变转子系统振动特性甚至导致非线性振动事故。以某型汽油机用高速轻载涡轮增压器转子为研究对象,分析浮环轴承内油膜最小厚度与偏心率随入口油温参数的变化规律,构建涡轮增压器转子-浮环轴承系统动力学有限元模型,采用Newmark积分法分析转子系统的非线性瞬态响应,结合涡轮增压器升速实验,得到不同入口油温下转子系统三维振动瀑布图与Colormap频谱图,探究入口油温对转子系统振动响应特性的影响。结果表明:随着入口油温从50℃增至130℃时,内油膜最小厚度会减少,环速比与偏心率会增加,内油膜振荡幅值逐渐降低,但出现内油膜振荡与外油膜涡动的轴颈转速点会提前约30%,且外油膜涡动幅值会逐步增加。综合内外油膜涡动与振动幅值,入口油温约为90℃时转子振动情况较好。结论可为设计具有智能抗振性能的高速轻载涡轮增压器转子系统的运行参数提供理论参考。     

高速铁路轴箱轴承接触润滑机理

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型,在轴箱轴承工况条件下,分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况;建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型,并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较,而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明,在给定运行工况条件下,随着运行速度的增大,轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小,油膜增大;而当轴承载荷增大时,其油膜厚度减小,润滑压力增大。     

考虑弹流润滑的高速深沟球轴承径向刚度特性分析

深沟球轴承径向刚度影响高速齿轮传动系统的振动特性,综合考虑油膜和球离心力对轴承径向刚度的影响,建立了弹流润滑条件下的高速深沟球轴承径向刚度计算模型。分析了油膜和球离心力在不同工况下对轴承径向刚度的独立影响和耦合影响,结果表明:在弹流润滑条件下,油膜和球离心力会降低轴承径向刚度,且转速越高,影响越明显;高速工况下,轻载时油膜影响高于球离心力,重载时球离心力影响高于油膜;高速下油膜和球离心力对轴承径向刚度的共同影响不可忽略。     

考虑润滑油膜的深沟球轴承非线性动力学分析

针对机床中使用的深沟球轴承,考虑了油膜阻尼和油膜切向摩擦力,建立了更符合实际工况的轴承运动微分方程。通过数值方法求解得到了轴承系统在不同转速、不同波纹度幅值下的分岔图、相图、轴心轨迹图和庞加莱图,以及考虑表面凹坑的动力学参数变化,并与未考虑润滑油膜影响的计算进行了比较。结果表明,润滑油膜的存在有利于减小轴承的振动,波纹度使系统的动力学行为更加复杂,而表面凹坑则降低了轴承的运转精度。     

动压滑动轴承油膜不同流态时的油膜力场研究

为了研究高转速滑动轴承的油膜压力场,利用计算流体动力学软件FLUENT建立动压滑动轴承的油膜流场模型,计算油膜处于层流和湍流状态时的油膜压力分布,比较相同转速条件下轴颈随油膜涡动时的轴承承载能力变化.结果表明:在相同参数条件下,油膜处于湍流状态下的承载能力大于层流状态,模拟结果与前人理论研究一致,证明FLUENT对动压滑动轴承油膜压力分布模拟有效;轴颈随油膜涡动时,轴承承载能力降低,轴承端部泄油量减小,转轴涡动是影响轴承稳定性的主要原因.     

两种转子-轴承系统模型的油膜失稳故障仿真

以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,分别建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量和有限元模型,系统中含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型,通过三维谱图、轴心轨迹和频谱图,对比分析了两种不同数学模型在不同载荷工况下（两圆盘偏心率同向和反向）的油膜失稳规律及系统复杂非线性动力学特性.两种数学模型的仿真结果均表明：油膜失稳会激起复杂的转频和失稳频率的组合频率成分,反向偏心比同向偏心提高了失稳转速,且在较高转速时能激起系统第2阶油膜振荡,并激发与前2阶油膜振荡频率有关的组合频率成分,二者的差异在于有限元模型的失稳转速略低于集中质量模型.研究结果可为转子油膜失稳故障机理及故障诊断提供依据.     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

混合流态下高速径向动静压轴承静特性分析

以具有深浅腔的高速动静压轴承为研究对象,分析在计入润滑油黏温特性时高转速下油膜层流、紊流共存时的混合流态对油膜特性的影响;建立层流、紊流共存时油膜的Reynolds方程、能量守恒方程、润滑油黏温特性方程以及相应的边界条件,综合利用有限元法和差分法求解以上方程,得出不同工况下油膜的特性参数。结果表明:在一定转速范围内,轴承内部油膜紊流区域随着转速的升高而增大;相同工况下混合流态模型计算出的油膜特性数值大于层流状态模型计算出的数值,数值之差随着转速的升高而增大,因此,高转速引起的润滑油膜流态的变化对轴承特性有一定的影响,在计算轴承特性时,考虑油膜流态的改变有利于得出与实际工况相近的理论数值。     

基于GMA的可控油膜轴承试验研究

介绍了一种基于超磁致驱动器(GMA)的可控油膜轴承和以该轴承为支撑的转子-轴承系统试验台的结构和工作原理,在搭建的试验台上完成了GMA可控油膜轴承的静态性能测试试验。试验结果表明,通过改变GMA的偏置电流,该GMA可控油膜轴承能有效的把不同工况下转子的静平衡位置调整到同一位置,使可控径向油膜轴承支撑的转子具有较好的自动调心功能和较高的位置定位精度。     

大型汽轮机组油膜振荡的分析与处理

油膜振荡是大型汽轮机组运行过程中的常见故障之一。本文介绍了油膜振荡产生的原因,分析了油膜振荡故障的机理,增大轴承偏心率,提高轴承一阶临界转速和失稳转速均有利于防止油膜振荡。     

轧机油膜轴承润滑理论研究进展

结合轧机油膜轴承的润滑特点,综述轧机油膜轴承润滑理论的研究进展,同时结合低速重载轧机油膜轴承的工况特点,指出轧机油膜轴承润滑理论研究的主要发展方向.轧机油膜轴承的润滑理论研究已从刚流润滑、热流润滑、弹流润滑发展到热弹流润滑理论的阶段,但对低速重载油膜的多场耦合润滑机制还缺乏深入的研究.使用磁流体润滑油膜轴承,可避免巴氏合金蠕变对油膜润滑特性的影响,保证润滑油膜的完整性,是轧机油膜轴承的发展方向之一.