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。     

计及润滑流体热效应的高速静压滑动轴承性能分析

为了研究高转速下润滑流体特性对静压滑动轴承润滑性能的影响,通过考虑热效应下润滑流体的黏度、密度和比热容来对轴承性能进行分析,提出了一种结合自定义函数程序来引入润滑流体热效应关系求解纳维-斯托克斯(NS)方程的方法。以某高速滑动轴承为例,计算分析了润滑流体各个因素对轴承性能的影响,最后与不计及润滑流体特性的情况进行了对比。计算结果表明,计及润滑流体热效应的油膜特性分布,随着温度分布的不同而有显著的变化;黏度对轴承性能参数起关键性的作用,但是在考虑热效应下,密度对最大油膜压力有一定的降低作用,而比热容对最大油膜温度和轴颈摩擦功耗的影响较大,综合考虑才更符合实际工况。计算结果对研究热效应下油腔结构对流体特性的影响以及润滑油的选择等有指导意义。     

气动板形检测辊气体静压止推轴承的有限元分析

本文从气体雷诺方程出发 ,根据静压止推轴承的特点 ,运用Galerkin有限元方法推导了润滑气膜压力分布的有限元方程 ,并由气膜的边界条件 ,给出了稳态雷诺方程的有限元方法求解过程     

涡旋压缩机曲柄销滑动轴承油膜的温度和压力分布研究

在分析涡旋压缩机曲柄销滑动轴承实际运动的基础上，推导了相应的雷诺方程，提出绝热计算的油膜润滑数学模型，运用有限差分方法对雷诺方程、能量方程和粘温方程联立数值求解，通过实例计算得到了润滑油膜的压力和温度分布规律，为正确分析曲柄销滑动轴承的承载能力提供了理论依据     

内燃机曲轴主轴承压力分布的Matlab解法

以内燃机曲轴主轴承为研究对象,考虑雷诺边界条件,优化雷诺方程以求解主轴承压力分布。计算结果表明,这种计算主轴承油膜压力的方法较为合理。     

大偏心下滑动轴承热弹流润滑状态及特性*

滑动轴承在大偏心条件下工作时，热效应及弹性变形使得油膜润滑状态发生变化，进而影响摩擦特性。为此建立耦合轴瓦弹性变形、轴颈轴瓦粗糙峰接触、油膜温度分布及黏温-黏压关系的滑动轴承混合润滑模型，采用有限差分法求解得到不同工况下油膜压力场、温度场分布，分析热效应及弹性变形对润滑状态转变及轴承各特性参数的影响；搭建实验台测量试件内表面温度分布，测试结果验证了计算模型的正确性。结果表明：大偏心时热效应和弹性变形使得油膜润滑状态出现转化；粗糙峰的接触使摩擦热增加，且在最小油膜处形成温度峰值；热效应和轴瓦弹性变形使得接触压力峰值集中在轴承两端，承载能力和摩擦力均有所下降。     

水润滑扇形瓦推力轴承润滑性能的边界元分析

用边界元法分析水润滑扇形瓦推力轴承的润滑性能,将雷诺方程转化为类似泊松方程的形式,采用边界元法求解该方程,研制了一套C++计算程序,得到多组轴瓦参数下的水膜厚度、压力分布和相关润滑性能,可以显著降低代数方程组的阶数,从而减少计算所需时间,并可提高计算精度。研究表明瓦块张角和瓦块倾角对最小水膜厚度、最大水膜压力、摩擦功耗、压力中心位置和进水口流量有不同程度的影响,该研究将有助于合理的设计水润滑扇形瓦推力轴承的轴瓦参数。     

求解磁头/磁盘超薄气膜润滑性能的有效有限差分算法

首先给出超薄气膜润滑的基本方程.通过对方程的分析指出,在纳米尺度下工作的磁头/磁盘具有轴承数很大和剪切流项含有压力的两个特点.提出对剪切流项进行主元迭代求解可压缩气体雷诺方程的新计算方法.在推导出该方法所用的差分公式和误差分析公式基础上,利用这些公式对双轨和多轨两种磁头在5 nm和10 nm下工作压力分布进行计算.计算过程表明该方法对超薄条件下的气膜润滑计算是有效的,该方法能够有效解决大轴承数条件下容易出现失稳的现象,避免计算中数值振荡的发生,成功地将普通有限差分算法用于求解大轴承数的气体润滑数值计算中.计算结果的误差分析表明:该算法对大轴承数气体润滑问题的收敛十分有效,并具有编程简单、计算速度快等优点.     

基于FLUENT的静压气体轴承节流孔系数研究

在通过求雷诺方程来研究静压气体轴承的特性时,通常假设节流孔系数为常数0.8,这可能会影响雷诺方程求解的精度。结合FLUENT软件和雷诺方程提出一种静压气体轴承节流孔系数的求解方法,该方法通过对比FLUENT和雷诺方程计算得到的质量流量求解节流孔系数;分析气膜厚度、供气压力、节流孔直径等参数对节流孔系数的影响。结果表明：节流孔系数随着膜厚的增加先增大后减少,随着供气压力的增大而减少,随着节流孔直径的增大而增大,但节流孔系数对轴承半径和节流孔长度的变化并不敏感。采用该节流孔系数求解雷诺方程得到的轴承承载力,与FLUENT计算得到的承载力结果基本一致,验证了该方法的正确性与可行性。     

气浮主轴轴向闭式支承系统静特性数值分析

求解气体润滑问题的最大难点在于如何获得雷诺方程的精确解。为了提高气浮主轴轴向支承系统的设计精度,在建立小孔节流气体静压止推轴承润滑数学模型的基础上,运用有限元方法对雷诺方程进行离散化。基于MATLAB7.0工具平台,采用超松弛迭代法,开发求解气体静压止推轴承压力方程与静特性的数值仿真软件。以某气浮主轴轴向闭式支承系统静特性参数设计为例,通过数值仿真,获得单侧止推轴承润滑气膜的压力分布,及不同节流孔直径与不同供气压力下的静特性性能;以刚度最大为优化目标,确定该气浮主轴止推轴承的结构参数与操作参数,并由此获得闭式支承系统的静特性。     

TEHD Analysis for Tilting-Pad Journal Bearings Using Upwind Finite Element Method

A general approach for incorporating heat transfer and elastic deformation effects into a tilting-pad journal bearing simulation model is presented. A global analysis method is used, which includes variable viscosity and heat transfer effects in the fluid film, elastic deformation and heat conduction effects in the pads, and elastic deformation effect in the pivots. The two-dimensional variable viscosity. Reynolds equation produces pressure distributions in the axial and circumferential directions. The energy equation is two-dimensional, assuming that the temperature variation in the axial direction is negligible. The elasticity and heat conduction models are also two-dimensional, being in the midline cross-section of the bearing, including the circumferential and cross-film directions. An upwind technique is used in the finite element formulation of the energy equation to remove numerical instability due to the convective term. Simulation results are compared with the test and predicted values of previous researchers.     

轴向槽轴承的绝热瞬态特性分析

建立了轴向槽轴承性能热流体动力分析的数学模型，应用有限差分法对表示油膜压力的二维雷诺方程及表示油膜温度的能量方程和表示轴颈运动的载荷平衡方程进行了联立求解，并对三轴向槽进行了计算，获得了轴承的每块瓦的压力分布、温度分布及其它轴承静态和动态参数。并根据这些参数对轴向槽轴承的性能作了分析，其结果对该轴承设计具有一定的指导作用，并对运行过程具有预测作用.     

导轴承性能热流体动力分析

建立了导轴承性能热流体动力分析的数学模型,应用有限元法对表示油膜压力的Reynolds方程及表示油膜温度的Energy方程和表示温度和粘度关系的粘温方程进行了联立求解,获得了多瓦导轴承的瓦块压力分布,温度分布及其它轴承静态和动态参数.并根据这些参数对多瓦导轴承的性能作了分析,其结果对该轴承设计具有一定的指导作用,并对运行过程具有预测作用.     

EMP径向滑动轴承热弹变形对润滑特性的影响

ＥＭＰ径向滑动轴承特殊的轴瓦材料特性使得其热弹变形对轴承的润滑特性,如油膜的最小间隙、油膜压力和温度分布影响较大。为此本文建立了完整的热弹变形模型,采用有限差分的方法,通过在不同载荷的情况下,对ＥＭＰ径向滑动轴承在计入和未计入热弹复合变形的两种情形进行对比,从而揭示了热弹变形影响轴承工作性能参数的内在规律。     

Effect of Using Current-Carrying-Wire Models in the Design of Hydrodynamic Journal Bearings Lubricated with Ferrofluid

Based on the momentum and continuity equations for ferrofluid under an applied magnetic field, a modified Reynolds equation has been obtained. Assuming linear behavior for the magnetic material of the ferrofluid, the magnetic force was calculated. The magnetic pressure resulting from the magnetic force was incorporated into the Reynolds equation and it was not separately treated. The derived Reynolds equation can be applied for any magnetic field distribution model. Using different magnetic field models, the equation has been solved numerically by the finite difference technique with an appropriate iterative technique and pressure distributions have been obtained. The boundary shapes of the load-carrying active regions and cavitation regions could be then determined. The solution gives the bearing performance characteristics, namely; load-carrying capacity, attitude angle of the journal center, friction coefficient and bearing side leakage. The displaced current-carrying infinitely long wire gives a field distribution with a gradient in the circumferential direction. Two novel field models are introduced. The concentric finite current-carrying-wire model gives an axially symmetric magnetic field with a gradient in the axial direction. Axial and circumferential gradients are obtained using displaced finite wire model. The effect of these magnetic models and their design parameters on the overall bearing performance characteristics has been studied. The results concluded that the magnetic lubrication provides a higher load capacity and a reduced friction coefficient, compared with a conventional lubricated bearing. The other bearing characteristics depends on the applied field model. An axially symmetric applied field, with its sealing magnetic force, leads to a decrease in the side leakage, such that the bearing may operate without side leakage by appropriate design of the field.     

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。     

主动混合滑动轴承的可控性分析

针对动静压混合滑动轴承,分析了主动节流轴承的可控性,并提出以可控性系数来加以衡量。通过有限差分法迭代求解Reynolds方程,根据油腔内的流量平衡关系修正油腔压力,继而得到轴承间隙内的油膜压力分布和油膜合力;采用小扰动法求解得到轴承的8个动力特性系数和可控性系数。结果表明:增大油腔面积,将能有效提高轴承的可控性;油腔轴向宽度对轴承可控性系数的影响较大,而周向包角的影响相对较小;轴承的同心节流比对轴承的可控性有较大影响,提高节流比将能得到较好的可控性;油腔轴向宽度和轴承的同心节流比对轴承流量影响甚大,需要综合考虑轴承可控性和流量的关系,以达到最优性能。     

Steady-state thermo-hydrodynamic analysis of cylindrical fluid film journal bearing with an axial groove

A steady-state thermohydrodynamic analysis of an axial groove journal bearings in which oil is supplied at constant pressure is performed theoretically. Thermohydrodynamic analysis requires simultaneous solution of Reynolds equation, energy equation and heat conduction equations in the bush and the shaft. From parametric study it is found that the temperature of the fluid film raises due to frictional heat thereby viscosity, load capacity decreases. Increased shaft speed resulted in increased load carrying capacity, bush temperature, flow rate and friction variable. It is difficult to obtain the solution due to numerical instability when the bearing is operated at high eccentricity ratios.     

Thermal characteristics of misaligned finite journal bearings

Adiabatic analysis of a journal bearing is presented for maximum allowable misalignment with a length: diameter ratio of one. The direction of journal misalignment is allowed to vary up to the axial plane containing the load vector. Reynolds and energy equations are solved simultaneously using finite differences, considering both axial and spiral oil inlet conditions. The results show that bearing behaviour is significantly affected by journal misalignment. It is also noted that thermal effects are more pronounced for bearings with axial rather than spiral oil inlet grooves.