透平膨胀机组动静压浮环轴承稳定性研究

对一种新型结构的动静压轴承－－径向－推力联合浮环动静压轴砂进行动态性能计算和稳定性分析。结果表明该轴承不仅具有较低的摩擦功耗，而且具有较高的稳定性，可以取代目前高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承。     

透平膨胀机组动静压浮环轴承性能研究

首次提出了一种新型结构的动静压轴承——推力 -径向联合浮环动静压轴承 ,并对该轴承进行了系统的理论分析与实验研究。结果表明该轴承兼备动压、静压及浮环轴承的优点 ,具有优良的工作性能 ,完全可以取代目前高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承     

透平膨胀机组动静压径向推力联合浮环轴承推力部分静动态性能研究

给出了动静压径向推力联合浮环轴承推力部分内、外层油膜Reynolds方程和边界条件,通过有限元计算得到了不同间隙和转速下内、外层油膜的压力分布和静、动态特性参数。采用深腔作为节流腔,分析计算了该内置扁毛细管节流的相当节流比。该推力浮环轴承与透平膨胀机组原来使用的五瓦可倾瓦轴承相比,稳定工作时摩擦功耗降低约26%。     

分布式双向可倾瓦动静压推力轴承的静动特性研究

针对机床主轴对推力轴承的高刚度与高精度要求,用可倾瓦块代替部分静压油垫,提出了一种由可倾瓦块和静压油腔联合承载的分布式双向可倾瓦动静压推力轴承.首先建立了分布式双向可倾瓦动静压轴承的润滑模型,提出了基于平衡点性能合成的轴承静动特性计算方法.针对案例轴承对节流器的结构参数进行了优化,分析了载荷、转速、单边间隙和预负荷系数...     

计入气穴影响的径推联合动静压浮环轴承稳定性研究

研究了计入气穴影响的径推联合动静压浮环轴承的动态性能和稳定性.给出了控制径推联合浮环动静压轴承内、外膜的气油两相流变密度、变黏度无量纲动态Reynolds方程及压力边界条件和深腔流量平衡方程;用有限元法对不同转速、不同偏心率下含气率为0和0.1的内外油膜进行了有限元计算,得到各部分的刚度系数和阻尼系数;计算了该径推浮环轴承的稳定性参数.结果表明:气穴使得径向、推力内外层油膜的刚度系数和阻尼系数均有所下降,随着偏心率的增大及转速的提高,气穴的影响程度减小;气穴使得轴承的无量纲临界转子质量降低,因此在供油压力急剧变化时必须考虑气穴的影响.     

内外膜独立供油向心浮环轴承稳定性研究

用有限元法计算内外膜独立供油的高速径向浮环动静压轴承的刚度系数和阻尼系数,用Routh-Hurwitz准则给出计入轴颈和浮环质量的稳定性判据。分析供油压力对浮环轴承内外膜无量纲临界质量的影响,结果表明动静压浮环轴承小偏心工作时,降低供油压力可提高系统稳定性;大偏心下工作时,采用较高的供油压力可提高系统的稳定性。     

计入气穴影响的径推浮环轴承静特性研究

给出了控制径向推力联合浮环动静压轴承内、外层油膜的气油两相流变密度、变粘度无量纲非定常Reynolds方程及压力边界条件和深腔流量平衡方程,对不同偏心率下含气率为0和0.1的径向、推力部分内外油膜进行了有限元计算,得到压力分布及各静态特性曲线.结果表明,小偏心率时深腔气穴对轴承性能影响较为明显,使径向油膜压力峰值下降20%以上,轴向油膜压力峰值下降10%以上,并使浮环轴承径向、轴向部分的承载力、摩擦功耗减小,流量增大.随着偏心率的增大及转速的提高,气穴的影响程度减小.     

径向-推力联合浮环动静压轴承动态特性试验研究

在径向-推力联合浮环动静压轴承理论计算和分析的基础上,设计制造了轴承试件及相关的试验装置,改制了试验台。采用静动法和激振法相结合首次测得了径向部分内外膜8个刚度系数和轴向部分2个刚度系数及径向部分总的4个阻尼系数和轴向部分的1个阻尼系数。根据试验数据绘制不同转速下各动特性系数随偏心率的变化曲线,并与理论计算结果进行比较,二者基本一致。     

考虑激振频率的可倾瓦推力轴承动特性理论与试验研究

为了研究激振频率对可倾瓦推力轴承动特性的影响,提出考虑激振频率的动特性建模方法和试验方法。依据可倾瓦轴承刚度和阻尼定义,将激振频率引入可倾瓦推力轴承动特性计算过程,通过建立轴向扰动下的膜厚方程、雷诺方程及瓦块运动方程,推导出包含激振频率的可倾瓦推力轴承动特性数学模型,计算分析刚度和阻尼随扰动频率(激振频率与主轴转频的比值)、转速及载荷的变化规律;采用脉冲激振法在可倾瓦推力轴承试验台进行动特性试验,得到不同激振频率、转速及载荷条件下刚度、阻尼的试验结果,并和相应的理论计算值进行对比分析。结果表明：当扰动频率较小时,可倾瓦推力轴承刚度随其增加而逐步增大,阻尼随其增加而逐步减小;当扰动频率增加到一定程度后,其刚度和阻尼逐步趋于稳定。此外,转速和载荷对其刚度和阻尼随扰动频率的变化幅度基本无影响。     

超临界二氧化碳动静压径向可倾瓦轴承实验台设计与实验研究

针对超临界二氧化碳(S-CO₂)动力机组在启动和停止阶段气体轴承产生非常大的摩擦磨损,以及气体轴承承载力低、刚度低、阻尼小、稳定性较差等问题,设计并改进一种新型动静压S-CO₂润滑径向可倾瓦轴承结构。设计并搭建S-CO₂润滑轴承实验台,针对于实验台转子刚启动和极低转速工况,对新型S-CO₂润滑动静压径向轴承在静压状态下的动态特性进行实验研究,得到轴承的动态刚度和动态阻尼,并分析静压对轴承动态性能的影响。实验结果表明,设计的S-CO₂动静压径向可倾瓦轴承在启停阶段,在轴瓦与轴颈之间产生了足够的静压压力,可将二者完全分隔开,从而能减少启停阶段的摩擦磨损;随着静压压力的增大,轴承X、Y方向上的整体刚度、主阻尼都增大,且2个方向的主刚度系数差别不大,而交叉刚度和交叉阻尼都接近于0。研究结果为进一步揭示S-CO₂润滑径向轴承动压状态特性提供参考。     

错位浮环轴承和螺线浮环轴承流体动力特性的比较

采用边界元法,对各种偏心率下错位浮环轴承和螺线浮环轴承的流体动力特性、流场和摩擦损耗进行了分析,并对各种偏心率下错位浮环轴承和螺线浮环轴承的摩擦损耗进行了定量研究,结果表明:在相同偏心率下,错位浮环轴承比螺线浮环轴承承载能力高、摩擦损耗低。     

错位浮环轴承稳定性的边界元分析

为了提高轴承的稳定性,将增加浮环和改进几何形状两种方法结合起来,设计了错位浮环轴承,并采用边界元方法,研究了在各种偏心率下错位浮环轴承的稳定性,得到了错位浮环轴承的轴颈表面、轴承表面及浮环内外表面的压力随偏心率的变化而变化的规律。结果表明,在各种偏心率下,错位浮环轴承提高了轴承的稳定性,与错位轴承相比,错位浮环轴承减少了内摩擦力,为减少磨损提供了有利条件。     

圆锥浮环动静压轴承有限元解和试验研究

将静压支承原理和圆锥动压浮球轴承结合起来,提出了一种新型结构的滑动轴承—圆锥浮环动静压轴承,并对此进行了理论分析,有限元计算和试验研究。导出了基本微分,积分方程组,提出了保证浮环启动的设计准则,较好地解决了数值计算中的多重迭代和快速收敛问题,讨论了不同条件下的轴承性能,提示了轴心,环心,环轴速比等的变化规律。理论计算和试验取得了较好的一致,并表明,该轴承兼具加圆锥,动压,静压,浮环滑动轴承之优点,在高速旋转机械领域将有广阔的应用前景。     

六叶错位浮环轴承流体动力学特性的研究

多油叶轴承比单油叶轴承稳定性好,但摩擦损耗较大。为了克服这一缺点,在多油叶轴承和轴颈间加入一个浮环,从而达到提高承载能力、减少摩擦损耗的效果。采用流体力学边界元方法计算了六叶错位浮环轴承的流体动力学特性,得到了几种不同偏心率下,润滑区域内的流场分布、轴瓦表面的压力分布及浮环表面的压力分布;并对无浮环的六叶错位轴承与六叶错位浮环轴承的内摩擦损耗进行了比较。     

Ultra-High-Speed Performance of Ball Bearings and Annular Seals in Liquid Hydrogen at Up to 3 Million DN (120,000 rpm)©

The ultra-high-speed performance of a hybrid ceramic 25-mm-bore ball bearing, as well as that of floating-ring seals with a sealing diameter of 30 mm, was determined in liquid hydrogen at speeds to 120,000 rpm, 3 million DN, under thrust loads to 3,140 N and sealed pressures to 1.7 MPaG. The bearings had Si₃N₄ balls and a single outer land-guided retainer. The hybrid ceramic bearing exhibited excellent performance at high load, contrasting with the seized all-steel bearing; however, the ceramic balls developed superficial micro-cracks due to frictional heating. Effective cooling of the bearing was achieved by increasing the jet speed through the nozzles. The bearing power loss drastically increased with increasing speed and cooling flow rate. The critical load capacity without bearing damage was also evaluated. Furthermore, the sealing performance of the one-ring seal was superior to that of the two-ring seal in preventing the sealing ring seizure against the runner.     

六叶柱形浮环轴承流体动力学特性的边界元分析

采用边界元方法对六叶柱形浮环轴承润滑剂的流体动力学特性进行了研究,得到了六叶柱形浮环轴承润滑区的流场分布、轴瓦内表面上的压力分布及浮环外表面的压力分布. 对几种偏心率下六叶柱形浮环轴承的数值计算结果进行了比较分析,得到几种偏心率下六叶柱形浮环轴承压力随偏心率的变化规律.结果表明:与无浮环轴承相比,在各种偏心率下,多叶浮环提高了轴承的稳定性,内摩擦功耗减少,可延长轴承的使用寿命.采用边界元方法分析多油叶复杂结构的浮环轴承流体动力学特性问题是非常方便有效的.