径向浮环动静压轴承稳定性研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,针对轴颈和浮环建立了统一的动力学方程,用Routh-Hurwitz准则推导了径向浮环轴承的稳定性判据。用有限元法计算了某结构高速径向浮环动静压轴承的刚度系数和阻尼系数,在此基础上得到了不同偏心率下的失稳转速。由计算结果可以看出,浮环轴承具有极佳的稳定性,且随着偏心率的增加,失稳转速迅速提高。文章在高速浮环轴承稳定性整体建模和分析方面有较大的参考意义。     

径向动静压浮环轴承-转子系统稳定性分析

以径向动静压浮环轴承-转子系统为研究对象,计入浮环质量和转子刚度建立了统一的动力学方程,用Routh-Hurwitz准则推导了单质量弹性对称系统的稳定性判据。用有限差分计算了某高速径向动静压浮环轴承的刚度系数和阻尼系数,在此基础上得到了不同浮环质量和转子刚度下动静压浮环轴承-转子系统的稳定性曲线。计算结果表明,浮环质量对系统稳定性影响不大,而随着转子刚度减小,系统失稳转速迅速降低。该文在高速浮环轴承-弹性转子稳定性整体建模和分析方面有较大的参考意义。     

五叶浮环轴承的数值分析

本文采用了边界元方法研究了五叶浮环轴承的稳定性,得到了五叶浮环轴承表面的压力和润滑剂流场随偏心率的变化而变化的规律。     

浮环轴承系统中浮动环涡动运动研究

研究了浮环轴承中内、外层不平衡油膜力作用下浮动环的运动情况。从广义不可压Reynolds方程出发,推导了浮环轴承内外层油膜的瞬态控制方程,结合Hirs整体流动理论和Moody壁面摩擦系数方程,获取浮动环的运动方程,通过算例,较为深入地研究了浮环轴承系统中浮动环的涡动特性：浮动环质心稳定状况下运动轨迹呈椭圆形分布,且幅值随轴颈偏心率增大而增略呈减小趋势。     

结构参数对浮环轴承动态特性的影响研究

为了分析结构参数对浮环轴承动态特性的影响,以摩擦学和流体润滑理论为基础,采用浮环转速比为切入点推导出偏心率与结构参数的变化关系,并以此为基础应用有限元法对其进行分析,得出浮环轴承的动态特性系数随结构参数的变化规律.研究结果表明:总交叉刚度的绝对值和总主阻尼随浮环内外半径比或间隙比的增加而减小;总主刚度的绝对值和总交叉阻尼随浮环内外半径比的增大而减小,随间隙比的增加而增加.研究结果为浮环轴承设计提供了参考依据.     

热效应对径向浮环轴承最小油膜厚度及稳定性影响研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,采用有限元法和有限差分法联立求解Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,得到内外层油膜的压力分布、温度分布和黏度分布,对油膜压力积分得到轴承的刚度系数和阻尼系数。针对轴颈、浮环建立统一的动力学方程,结合能量方程和Routh-Hurwitz准则推导出单质量刚性对称浮环轴承-转子系统的热失稳判据,分析了油膜热效应对内外膜最小油膜厚度与失稳转速的影响。结果表明:内外膜油腔呈现多个的温度峰值,两端面温度高于油腔中央温度;内外膜最小油膜厚度和系统失稳转速随着进油温度的升高而减小;高速工况下,油膜温升是导致浮环轴承发生油膜破裂和失稳现象的重要因素,计算时需计入油膜热效应对轴承性能的影响。     

气体轴承在低温透平膨胀机上的应用

简要介绍了气体轴承的发展及其在低温透平膨胀机上的应用状况,分析表明,开发具有良好性好的新型箔片径向气体轴承,研制高稳定性的全动压气体轴承不仅具有巨大的经济效益,而且具有较高的术价值,另外介绍了一种新型全动压气体轴承系统。     

微型燃气轮机浮环轴承-悬臂转子系统动力学特性分析

对浮环轴承支承的悬臂转子系统的动力学特性进行分析,建立了浮环轴承双层油膜Reynolds方程和浮环运动方程。采用4节点等参h-精细有限元网格,通过Galerkin方法求解系统Reynolds方程得到双层油膜压力。在小摄动范围内,联合悬臂转子系统的动力学方程、浮环运动方程求出浮环轴承的等效刚度和阻尼系数。应用商业有限元软件ANSYS12.1对实际微型燃气轮机用浮环轴承-悬臂转子系统进行临界转速、谐响应及不平衡响应等转子动力学仿真计算。通过与实验结果对比,验证了此物理计算模型的正确性,并证明了用此方法分析浮环轴承-悬臂转子转子动力学问题具有实际意义。     

透平膨胀机新型动压径向气体轴承的试验研究

对一种用于高速低温透平膨胀机的新型平箔式箔片径向动压气体轴承进行了试验研究，试验箔片径向轴承的直径为φ２５．０ｍｍ，在１５０Ｎｍ＾３Ｏ２／ｈ制氧机用透平膨胀机上达到了１２．１６万ｒ／ｍｉｎ，超速４％的良好试验效果，通过对多种组合结构参数的轴承－转子系统稳定性能的分析，得出了最佳实验结构参数的范围，为今后在透平膨胀机上开发及应用新型平箔径向动态气体轴承提供了设计依据。试验结果表明，此种结构的箔片轴承     

浮环轴承系统中浮动环作用机理研究

研究了浮环轴承系统中浮动环的作用机理.基于Hirs整体流动理论和Moody壁面摩擦系数方程,从广义不可压Reynolds方程出发,建立考虑外层油膜剪切效应及浮动环弹性变形的浮环轴承系统的新的三维动力学模型,并推导了该模型的微分方程.通过数值算例分析,证明浮动环能较大幅度地降低由大不平衡量引起的油膜刚度和阻尼的高度非线性.随着偏心率的增大.挤压油膜系统的最大正油膜压力出现的位置向气穴油膜系统的正负压区交界处移动.     

椭圆轴承与圆轴承动力特性CFD数值分析

滑动轴承动力特性对旋转机械转子稳定性有着重要影响。将CFD动网格技术应用于椭圆轴承与圆轴承动力特性求解。在验证滑动轴承CFD动力特性求解模型准确性的基础上,建立基于CFD动网格技术的椭圆轴承动力特性求解模型,分析椭圆度、偏心率以及转速等因素对滑动轴承动力特性影响,比较分析椭圆轴承与圆轴承动力特性之间的差异。研究表明,椭圆轴承与圆轴承的承载力与刚度阻尼系数随着偏心率、转速的增加而增大;与圆轴承相比,椭圆轴承两个油楔形成两个流体动压区有效的增大轴承的阻尼,滑动轴承增加椭圆度可提高转子稳定性。     

振动机械滚动轴承两点点蚀故障诊断研究

针对振动机械滚动轴承两点点蚀故障的判别问题,建立了基于Hertz接触理论的振动机械滚动轴承内环和外环两点点蚀故障的振动模型,提出了两点点蚀故障的判别依据,对理论模型进行了仿真,并在振动筛上进行了试验研究。理论分析与试验分析结果一致表明,振动机械与旋转机械滚动轴承两点点蚀的故障特征频谱有明显的区别。振动机械滚动轴承外环点蚀故障时有明显的振幅调制现象,而理想的旋转机械外环点蚀无振幅调制现象;振动机械滚动轴承内环点蚀故障时有轻微的振幅调制现象,而理想的旋转机械内环点蚀存在明显的振幅调制现象。     

Micro Air Bearing for a Microturbine

The dynamic characteristics of air bearings for microsystems are investigated. Micro air bearings investigated in this paper include journal and thrust air bearings. The dynamic thrust air bearing employs spiral groove configuration, and the dynamic journal air bearing is formed by a plain circular trench with a short journal length of L, a diameter of D, and a narrow radial clearance of C. The optimum values of the bearing system are explored and presented in terms of maximum load carrying capacity. Stability analysis shows that motion stability and load capacity impose contradictive requirements on the groove pattern of the thrust bearing. Shock tolerance analysis shows that the shock tolerance of the air bearing system increases with the bearing number, rotational speed, bearing aspect ratio of L/D, and initial equilibrium eccentricity ratio epsiv₀. A prototype of the turbine device has been realized using the recommended bearing configurations. The primary tests of the prototypes demonstrate that a stable operation of 15 000 rpm has been achieved.     

Finite element method for mixed elastohydrodynamic lubrication of journal‐bearing systems

A finite element model is presented for mixed lubrication of journal‐bearing systems operating in adverse conditions. The asperity effects on contact and lubrication at large eccentricity ratios are modelled. The elastic deformation due to both hydrodynamic and contact pressure, and the cavitation of the lubricant film are considered in the model system. Two verification problems with both theoretical and experimental comparisons are given to show the effectiveness of this model. Finally, a new example is presented which discusses the influence of waviness depth, secondary roughness, external force and shaft speed on the mixed lubrication. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

重载径向轴承三维弹性流体润滑的有限元和边界元耦合数值分析

本文采用有限元和边界元技术分析了重载径向轴承的三维弹性流体润滑(EHL)问题,并提出了一种精度高、收敛快的加权迭代计算模式,用该计算模式成功地求解了由二阶Reynolds方程、粘压方程和三维弹性方程组成的非线性方程组,得到了在各种大偏心率下轴承材料分别为钢、铜和巴氏合金的径向轴承的弹流静特性参数。     

深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析

综合考虑轴承径向载荷及转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了深沟球轴承多体动力接触有限元模型;以显式动力学有限元法为基础,采用全积分单元算法控制沙漏,设置质量缩放系数缩减计算时间,对内圈施加不同转速时的深沟球轴承进行动力接触分析,得出了深沟球轴承运转过程的动态响应及滚动体的应力分布。滚动体的最大和最小线速度分别出现在与内、外圈接触点上,各转速下滚动体与内圈接触的应力基本相同,滚动体与外圈接触的应力随转速增高而相应增大,滚动体与外圈间接触力的波动大于内圈,而滚动体与保持架间的作用力较小。研究表明,ANSYS/LS-DYNA是分析轴承运转过程动力接触问题十分有效的工具。     

圆柱滚子轴承多体接触动力学研究

考虑滚子和套圈、滚子和保持架、保持架和引导套圈的动态接触关系,提出了机械系统中圆柱滚子轴承多体动力学分析的新方法。基于圆柱套圈滚道的三角网格模型,实现了圆柱滚子和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,进而建立了计及润滑摩擦作用和Hertz接触作用的圆柱滚子轴承的三维多体接触全动力学模型。运用广义-α方法计算分析了不同工况条件下圆柱滚子轴承的动态特性和保持架的稳定性,获得了不同工况下轴承的运动轨迹、角速度、滚子和倾斜扭转振动、动态接触力,拖动力和相轨迹等动态响应的变化规律。计算结果表明低速或较小径向力下,滚子和保持架的拖动力相对较小且不稳定,滚子和保持架侧梁、外圈挡边之间存在明显的频繁接触冲击作用,内圈中心的振动位移相对较大,保持架中心的径向平面运动轨迹形成不稳定的近似圆周运动,圆柱滚子轴承的运动稳定性相对较差。随着转速或旋转径向力的增加,保持架中心的径向平面运动轨迹为圆周运动和单周期的相轨迹运动,保持架中心的轴向振动明显,滚子倾斜扭转振动相对较小。     

计及套圈变形的电主轴角接触球轴承动刚度分析

针对高速电主轴结构特点,应用弹性力学和滚动轴承动力学理论,建立考虑内圈弯曲变形影响的角接触球轴承动刚度分析模型,探讨不同工况下内圈的径向挠度及其对轴承动刚度的影响,最后在12MD60Y6型号电主轴上进行轴承动刚度测试。理论和实验结果表明,内圈径向挠度和轴承的轴向载荷成正比、与转速成反比,在重载条件下其值不容忽视。考虑内圈径向挠度的轴承动刚度计算结果更接近实验结果。