带有挠性弹簧的大型可倾三瓦径向滑动轴承稳定工作点的确定

本文结合一个实际的、具有挠性弹簧的大型可倾三瓦轴承分析了弹簧预紧力对轴承预加负荷及轴承工作点的影响,并说明了如何根据弹簧的特性曲线求轴承的实际工作点。计算结果表明:考虑弹簧预紧力后,轴承的承载能力增加,工作偏心减小;但主承载瓦(二瓦)因摆角增大,最小油膜厚度有所减小;轴承偏位角明显减小;轴心向右偏移(偏向载荷作用线),使侧瓦负荷减轻.     

螺旋面扇形固定瓦推力轴承润滑性能分析

为研究螺旋面扇形固定瓦推力轴承的润滑性能,建立了柱坐标下螺旋面扇形瓦油膜厚度方程,计入工质离心力,采用数值方法对比研究了螺旋面瓦与斜-平面瓦轴承润滑性能,分析了结构参数及周向、径向油膜厚度比对螺旋面瓦轴承承载能力、功耗,润滑油温升、泄漏量的影响。结果表明:在相同结构参数及运行条件下,螺旋面瓦轴承承载能力大于斜-平面瓦,温升低于斜-平面瓦;对于螺旋面瓦轴承,合理的周向、径向油膜厚度比分别为2.5、1.5。按最优油膜厚度比设计的轴承,可使其承载能力提高的同时降低功耗和温升。     

表面织构对错位瓦轴承静动特性的影响

为研究表面织构对错位瓦轴承的静动特性的影响,在错位瓦轴承表面制备几何形状为半正弦波、矩形、三角形的表面织构,建立表面织构错位瓦轴承的流体动力学润滑模型,采用有限细胞算法求解雷诺方程和能量方程,得到错位瓦轴承的关键静动特性参数,对比有无表面织构情况下的最小油膜厚度、最大油膜压力、温升、功耗和流量、刚度和阻尼等参数。结果表明:相对于光滑表面,织构增加了流量和最大油膜压力,降低了温升,减小了最小油膜厚度,同时使临界质量有所降低;在定载荷及不同转速工况下矩形织构性能最优,其最小油膜厚度最小,最大油膜压力和临界质量最大,正弦织构性能次之,三角形织构性能最差;在定转速及不同转速工况下,矩形织构轴承承载能力最大,正弦织构次之,三角形织构最小,但三角形织构临界质量最大,轴承稳定性最好。     

四瓦可倾瓦轴承瓦块摆动特性

以第四代核电机组高温气冷堆氦风机导轴承为对象,系统研究四瓦可倾瓦轴承的瓦块摆动特性。理论推导得出量纲一瓦块摆角取决于轴承结构参数、预负荷和偏心率,但是与轴承间隙比、轴颈转速和润滑油黏度无关。数值分析表明:瓦块摆角特性由瓦块与载荷周向相对位置、预负荷和偏心率决定。轴承结构参数确定时,与载荷正对瓦块的摆角曲线的形状取决于预负荷,预负荷小于0.5时其摆角随偏心率增大先增加后减小,预负荷大于0.5时摆角则随偏心率的增大而逐渐减小;与载荷侧对瓦块的摆角在预负荷较小时随偏心率增大一直增大或减小,预负荷较大时则随偏心率的增大先保持不变然后减小。瓦块摆角对最小油膜厚度影响很大,瓦块摆角可能为负值,从而使最小油膜厚度较固定瓦时的最小油膜厚度偏大。研究结果为氦风机安全运行分析提供了依据。     

高速齿轮传动可倾瓦轴承预负荷系数影响研究

可倾瓦轴承因其稳定可靠的特点被广泛应用于现代工业,相关研究也蓬勃发展起来,但目前关于可倾瓦轴承预负荷系数的研究主要集中在低转速领域。以DyRoBeS软件为研究工具,取普遍使用的5块瓦可倾瓦轴承作为研究对象,分析在20 000 r/min、40 000 r/min、60 000 r/min的高转速工况下,预负荷系数对可倾瓦轴承工作性能的影响,为高速齿轮传动中可倾瓦的设计应用提供理论依据。预负荷系数从0.1增加至0.7的过程中,对功率损失影响不大,使最大油膜压力与刚度系数增加,最小油膜厚度与阻尼系数减小。预负荷系数的混合设置会影响各瓦块压力分布,同时使最小油膜厚度以外的轴承性能参数明显增加。所得结论对高转速可倾瓦轴承的优化设计起到积极的作用。     

推力轴承支承方式及间隙影响研究

研究了推力轴承支承方式及油膜间隙对推力轴承性能的影响,利用Newton-Raphson法编制差分计算程序,求得了推力轴承Reynolds方程和二维能量方程的数值解,得到了不同支撑方式下瓦块的油膜厚度、压力分布和温度分布。计算结果表明,点支承扇形瓦推力轴承的热力学性能要好于线支承扇形瓦推力轴承,同时支承处的油膜厚度对瓦块的承载能力影响很大。可以通过控制每个瓦块支承处的油膜厚度,避免推力轴承内部偏载的发生,降低推力瓦块的最大温升。     

可倾瓦气体动压轴承承载能力的数值分析

应用MATLAB的偏微分方程工具箱,采用有限元法求解气体润滑Reynolds方程,通过完全装配分析法计算了可倾瓦动压气体轴承的承载能力,研究了轴承偏心和瓦块预负荷对可倾瓦轴承的承载能力、最小气膜厚度和最大气膜压力以及瓦块摆角的影响。计算结果表明,随轴承偏心或瓦块预负荷增大,各瓦块的承载能力和摆角发生明显变化,轴承的最小气膜厚度减小,最大气膜压力增大,承载能力增大。从理论上解释了可倾瓦轴承的承载能力与轴承偏心和瓦块预负荷的密切相关性。     

瓦面凹槽结构参数对可倾瓦推力轴承润滑性能的影响

为了研究瓦面凹槽对可倾瓦推力轴承润滑性能改善的优势,在瓦块进油边设计一种圆弧槽结构,建立考虑槽结构的可倾瓦推力轴承热动力润滑模型,分析不同槽深和槽半径对轴承性能的影响规律。结果表明:在瓦块进油边开槽可以改善轴承润滑性能,与不开槽相比,油膜厚度和瓦块的进油流量增加,油膜温度降低;当槽深达到一定值后,油膜温升增大;推力轴承润滑性能随着槽半径增加而变差,轴承各性能参数随槽深的增加表现出极值特性;最优开槽参数为(1.2～1.5,1),该参数下轴承最小油膜厚度比无槽轴承的增加约10%,最大油膜温度降低约3℃。     

PTFE瓦与巴氏合金瓦推力轴承热弹流特性的对比分析

采用热弹流润滑模型对比分析PTFE瓦和巴氏合金瓦推力轴承的润滑特性。计算结果表明,采用PTFE瓦后,推力轴承中油膜的最高压力得到有效降低,油膜压力分布更加均匀,推力轴承中润滑油膜温升会提高;推力瓦瓦体的温度会大幅度下降,其整体热变形也会相应减小;适当加工推力瓦进、出油边的楔形面,可以有效提高最小润滑油膜厚度;油膜入口区域的回流现象将减弱甚至可能消失;必需润滑油量得以降低,轴承的润滑损耗减小。     

速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响研究

采用数值分析方法研究速度对扇形可倾瓦推力轴承润滑性能的影响,分析速度对最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度、功率损失和流量等参数的影响规律,得到了速度与扇形可倾瓦推力轴润滑参数的关系。结果表明:最小油膜厚度在一定的速度范围内随速度呈线性变化,且随着速度的增加而增加;最大油膜压力随速度的增大产生波动性变化,但最终逐渐稳定到某一具体值;随着速度的增加温度升高;瓦功耗和瓦流量随速度的增加基本上呈线性增加变化。     

线支承扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

建立了线支承扇形瓦推力轴承中油膜压力、油膜厚度、能量方程和粘温方程等的无量纲表达式，研究了各种刮瓦形式和支承线的倾斜度对推力轴承的油有膜厚度分布和温度分布的影响，研究表明，对于可倾瓦来说，各种刮瓦形式并不能有效降低润滑油的温升，不会明显改善推力轴承的润滑性能；推力轴承在经过长期运行后，推力瓦块支承线因受压缩将会向内倾斜，瓦块外半径处沿圆周方向上的油膜厚度显著减小，从而使润滑油温升大大提高，明显降低了推力轴承的润滑性能。     

螺旋面扇形瓦推力轴承势动力润滑性能分析

提出了一种适用于推力轴承的新型瓦－螺旋面扇形瓦,并对其热动力润滑性能进行了分析。螺旋面瓦与平面瓦比较,因此本身具有一定的斜度而具有许多特点,如油膜厚度大,承载能力大,剪切速率低,粘性耗散小,温升较小,功耗少而且制造加工容易等,因此可以很好地取代平面扇形瓦。     

液体动静压轴承结构多目标优化设计

动静压轴承广泛应用于超高速切削电主轴,其工作性能对电主轴的可靠性及加工精度具有直接影响。传统动静压轴承设计以满足设计要求为原则,无法确保轴承的最优使用性能。为此以深浅腔体液动静压轴承为对象,对轴承结构的多目标优化设计进行研究。以轴承温升最小、油膜刚度及承载能力最大为目标函数,以浅腔深度、初始油膜厚度、进油孔径为设计变量,将参数取值范围作为限制条件,依托遗传算法,对动静压轴承开展优化设计,探寻最优方案。在对优化前后进行比较分析后发现,与优化前相比,动静压轴承油液温升、油膜刚度及承载能力在优化后均得到了改善,说明本次优化设计具有可行性。     

螺旋面扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

提出了一种适用于推力轴承的新型瓦——螺旋面扇形瓦,并对其热动力润滑性能进行了分析。螺旋面瓦与平面瓦比较,因其本身具有一定的斜度而具有许多特点,如油膜厚度大,承载能力大,剪切速率低,粘性耗散小,温升较小,功耗少而且制造加工容易等,因此可以很好地取代平面扇形瓦。     

螺旋面瓦推力轴承承载能力分析

建立不同结构参数的螺旋面瓦推力滑动轴承润滑模型,并用FLUENT软件进行仿真计算,研究油膜厚度、瓦面螺距以及转速对轴承承载性能的影响规律,为螺旋面瓦推力轴承的设计提供理论基础。结果表明,油膜最高温度随着螺距以及油膜厚度的增加而减小;轴向承载力随着油膜厚度的增加而降低,当最小油膜厚度和转速固定时,存在最优的瓦面升高比使得轴承承载力最大,瓦面升高比为1.4;油膜最高温度与承载力均与转速呈直线型关系;螺旋面瓦的承载力远高于平面瓦。     

汽轮机可倾瓦轴承油膜特性研究

为了研究汽轮机可倾瓦轴承的油膜特性,采用Pro/E建模和ANSYS模拟,选用计算三维模型的湍流SST模型,考虑到瓦块间隙及瓦块相互之间的影响,分析并比较不同瓦数可倾瓦轴承油膜流场的变化,得到可倾瓦油膜特性规律:对于某个瓦块,每个瓦块上的油膜形成一个正压极值中心,且随着瓦块数增加,极值中心向轴瓦支点处偏移,使瓦块上形成两个压力极值。瓦块温度分布较平稳,油膜出口处温升较大;随着可倾瓦瓦块数增加,油膜压力峰值逐渐减小且瓦块之间的油膜压力峰值差减小并趋于平稳,不同轴瓦间油膜温度变化较小。润滑油温升对油膜影响较大,汽轮机运行中可倾瓦四瓦轴承比较稳定,但应严格控制润滑油温升。     

新型可逆式动压推力轴承的承载能力计算

根据流体力学有限元理论,对新型可逆式动压推力轴承承载能力作用计算。同时考虑了轴瓦的热变形的影响。建立了最小油膜厚度、油楔角与承载力的关系曲线。并与未考虑热变开遥曲线作了比较。建议在实际调整最小油膜厚度时需增加该值的１３％左右,用来补偿热变形。     

推力轴承模型试验件承载能力的实验

将一透平机械中的中型推力轴承通过相似模型化得到模型试验小型轴承,对其承载能力进行了实验,得到了轴瓦的进、出油温度和支点处的油膜厚度。实验表明,可用支点处的油膜厚度来代替最小油膜厚度的测量,为工程实际提供了一种新的测量思路     

制造误差对多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑性能的影响

建立考虑制造误差的多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的计算模型,计算得到有制造误差时的瓦块油膜厚度、油膜压力、瓦面温度分布等,并对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承在有无制造误差时的热弹流润滑性能差异。结果表明,轴径误差会导致最大油膜压力显著增大,轴瓦瓦面曲率半径误差会导致最小油膜厚度和最大油膜压力均有一定增大,而预载荷误差对轴承的润滑性能无明显影响。     

斜-平面瓦推力滑动轴承的热流体动力学分析

建立不同结构参数的斜-平面瓦推力滑动轴承润滑模型,研究瓦斜面倾角、油膜厚度以及转速对轴承温度场的影响规律,并且分析了在共轭传热情况下,转速对轴承承载性能的影响,为轴承设计和使用提供理论指导。分析结果表明,轴瓦最高温度随着瓦斜面倾角的增加而减小,最高温度出现在周向出水口且靠近外径侧;其他条件一定时,油膜厚度越大,轴瓦温升越小,油膜厚度不影响轴瓦的温度场分布;剪切力和轴瓦温度均随着转速的增加而增加;当考虑共轭传热时,轴向承载力与转速之间不再是线性关系。