可倾瓦气体动压轴承瓦背气膜影响的探讨

本文推导了可倾瓦气体动压轴承的瓦背气膜动特性系数的计算公式,并介绍限计算方法,通过计算结果分析,对弹性支在和刚怀支承的瓦块的瓦背气膜效应进行了深入探讨。     

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。     

可倾瓦轴承设计的改进

可倾瓦滑动轴承已广泛应用于涡轮机、压缩机、机床、电动机、发电机及船舶传动、高速齿轮等高速转动机械上,其优点能保证转子的最佳稳定性。市售的这种轴承直径在12.7～227mm(0.5～50in)范围。可倾瓦轴承是通过瓦背的支点来承受载荷,因此轴的位移能与作用在轴颈的力相一致,从而避免了普通圆轴承普遍存在的任何     

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20000r/min、40000r/min、60000r/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。     

可倾瓦气体轴承气膜厚度的计算和分析

研究了离心力变形、热变形、轴承偏斜以及表面粗糙度对可倾瓦气体轴承的影响,结果表明:离心力变形对空心轴影响较大,温升对轴瓦厚度影响较小,而对其名义半径和轴半径影响较大;轴承偏斜影响其安全运行;表面粗糙度也会增大最小气膜厚度。     

圆形可倾瓦推力轴承性能的研究

圆形可倾瓦推力轴承性能的研究马希直（陕西工学院机械系７２３００３）王继志周世昌（哈尔滨电工学院）１引言流体动压推力轴承是依靠油膜在相对运动的表面间承载的一种部件。具有摩擦功耗少、承载能力大、运动平稳及使用寿命长等优点。在工业设备中经常应用的推力轴承...     

可倾瓦轴承瓦块背弧计算及瓦隙测量

本文推导了可倾瓦轴承瓦块背弧的计算公式,评估了瓦块背弧半径的设计偏差对轴承使用的影响程度,并提出一种瓦隙测量方法。     

可倾瓦轴承预负荷对转子稳定性的影响

本文以提高转子系统稳定性为主要目标,结合实际的工业离心压缩机,研究轴承预负荷对对数衰减率、瓦温、功率损耗以及润滑油量的影响。并在此基础上,根据不同瓦块的受载分布,研究混合型预负荷的可倾瓦轴承,结果表明:混合型预负荷轴承具有低预负荷的稳定性特性,也兼有高预负荷支撑能力强的特性,并且还具有更低的瓦温和功率损耗。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性研究

在可倾瓦推力轴承系统中,利用薄膜压力和薄膜厚度的Taylor级数展开式,对瞬态雷诺方程进行了求解,求出了薄膜力和瓦块所受力矩的Taylor级数展开式,建立了镜板和可倾瓦自由振动时的微分方程及其特征方程,以出口处与入口处薄膜厚度的比值,外载荷、瓦块倾角、镜板速度和薄膜动力粘度等为变量,经判断霍尔维茨行列式的值大于零时,表明可倾瓦推力轴承系统具有稳定性。一旦瓦块的支点确定后,出口处入口处薄膜厚度的比值即可确定,而与其它参数无关。镜板和瓦块的运动微分方程可进行解耦合求解。     

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。     

可倾瓦径向气体轴承间隙对其静态性能的影响

采用有限差分法求解三可倾瓦径向气体轴承静态气体润滑方程,得到了稳态时轴瓦与转子表面间的气膜压力分布;在一定静载荷下,计算了不同轴承间隙对应的转子起飞转速及相同工作转速下的最高气膜压力;分析了不同轴承间隙时,转速从起飞转速上升至工作转速过程中转子偏心率和瓦块摆角的变化。结果表明:在一定静载荷下,轴承间隙越大,轴承的最高气膜压力越小,转子的起飞转速越高,偏心率及各瓦块的摆动幅度越大。     

Stability Analysis on Rotor Systems Supported by Self-acting Tilting-pad Gas Bearings with Frequency Effects

The recent research on stability of gas bearing-rotor systems still mostly adopts the same method as in oil-lubricated bearing-rotor systems.The dynamic coefficients of gas bearings in the case that the perturbation frequencies are same as the rotating speed are used to carry out the stability analysis of rotor systems.This method does not contact the frequency characteristics of dynamic stiffness and damping coefficients of gas bearings with the dynamical behaviors of rotor systems.Furthermore,the effects ...     

弹性箔片动压径向气体轴承起飞转速和承载能力的实验研究

在建立的气体轴承性能测试实验台上对新型弹性箔片气体动压径向轴承进行了起飞转速和承载能力的实验研究,并分别通过摩擦力矩和径向位移响应频谱两种方法分析了轴承的起飞转速。结果表明:轴承起飞后摩擦力矩逐渐减小并趋于稳定,且径向位移响应频谱图上只有较大的低倍频分量出现,高倍频分量和其它频率分量要小得多;两种分析方法得到的轴承起飞转速基本吻合;载荷越大,轴承和转子中心的偏心距越大;由于箔片弹性变形使卸载过程存在能量损失,同样载荷下卸载时的偏心距比加载时大。     

变桨轴承钢球/沟道接触载荷分布规律

工程实践表明,安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等各种因素对风力发电机变桨轴承的运行性能有显著影响,钢球/沟道接触载荷分布规律是研究转盘轴承运行性能、承载能力及寿命等的基础。讨论了一种用弹簧单元模拟钢球/沟道接触的有限元建模方法,并给出了应用实例,研究了安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等对变桨轴承钢球/沟道载荷分布规律的影响。     

三环减速器承载能力分析

通过有限单元法，对三环减速器的多齿啮合效应进行了分析，得到了三环减速器传动时的实际接触齿数、啮合齿载荷分配以及von Mises应力变化规律，揭示了三环减速器大承载能力的本质。     

均压槽与静压气体轴颈轴承承载特性的关系研究

主要研究通过开设不同结构形式的均压槽来提高静压气体轴颈轴承的承载能力和刚度,利用加权余量法和有限元离散化方法求解雷诺方程进行数值计算和仿真,针对单排孔和双排孔轴颈轴承,分析不同长度的周向均压槽,以及不同数量、不同位置和不同长度的轴向均压槽对轴承承载能力和刚度的影响规律。结果发现:开设周向均压槽和轴向均压槽都可以提高轴承的承载能力,相比开设周向均压槽,开设轴向均压槽对提高轴承的承载能力更为有效,而且只开设一条或两条轴向均压槽就能显著提高轴承的承载能力,通常将轴向均压槽置于气膜间隙较小的位置时能使轴承的承载能力和刚度最大。数值仿真结果通过试验进行验证,研究结果可用以指导高承载和高刚性静压气体轴颈轴承的设计。     

空气静压轴系支承的数值分析

采用有限差分技术,对精密轴系中的径向和轴向空气静压轴承进行了数值分析。主要针对有多个供气孔的径向轴承的复杂流场,沿周向展开承载曲面以雷诺方程为气体润滑的控制方程。同时根据质量守恒原理,制定出每个供气孔出口压力边界条件逐轮修正的迭代路线,计算出不同偏心率和供气压力下的压力分布、承载能力及流量。该技术成功地用于轴系支承精确设计并制造出精密模块化主轴轴系。     

动载荷下径向轴承的非牛顿介质润滑

为分析动载荷条件下非牛顿介质的流变特性对径向轴承润滑效果的影响，推导了相应的雷诺方程。在方程中用差分粘度和第一正应力差函数表征非牛顿介质的流变特性，用挤压项表示动载荷作用。轴承润滑的数值计算结果表明，差分粘度的变化是影响承载力的主要因素，它取决于非牛顿介质的动态参数和剪切频率范围，使得非牛顿介质润滑的承载力并不总是高于或低于牛顿介质。在动载荷条件下，第一正应力差效应明显增强了油膜压力和承载力，并对轴心轨迹产生影响。     

圆轴承温粘热效应有限元方法分析

构筑了有限宽圆轴承温粘热效应二维有限元模型。依据圆轴承温粘热效应的三维模型计算结果，油膜温度场变化沿轴向可以忽略，在轴瓦和轴颈与油膜界面使用绝热边界条件，用有限元方法联立求解周向和径向二雏能量方程、双雷诺边界条件广义雷诺方程、周向速度方程和温粘方程，给出中心对称面上油膜温度和速度分布，轴承特性系数与工程上应用数据吻合。研究结果表明，不考虑轴瓦的导热使油膜力计算结果偏高，同时，将进油槽处温度作为油膜的始温叉使油膜力的计算结果偏低，这一高一低相互抵消，证实该模型合理，符合工程应用。     

结构刚度和阻尼对箔片轴承承载力的影响

从承载力系数出发，分析了箔片轴承在周向、轴向和径向3个空间方向的结构刚度的变化对箔片轴承承载力的影响。箔片轴承的阻尼主要表现为库仑摩擦阻尼；阻尼的增大使轴承结构刚度增大，稳定性提高，承载力增大。本文还以承载力系数为依据，比较了提高箔片轴承承载力的方法。