新型牙轮钻头球面浮动套轴承设计与分析

分析普通牙轮钻头浮动套轴承存在的缺陷,提出一种新型牙轮钻头球面浮动套轴承,并且利用ANSYS软件对其进行非线性接触有限元分析.结果表明,与普通浮动套轴承相比,新型牙轮钻头球面浮动套轴承通过修形设计和开槽等方式使接触应力分布更均匀,更容易形成动力润滑膜;在其表面沉积TiAlN复合涂层能有效提高浮动套的耐磨性.因此,该新型牙轮钻头球面浮动套轴承抗冲击能力、润滑能力和耐磨能力强,具有良好的实用价值.     

带有浮动变位轴承的高速主轴系统轴承生热研究

为揭示带有浮动变位轴承的主轴系统中轴承摩擦生热规律,基于主轴系统模型与轴承热功率模型,计算了浮动变位轴承不同径向游隙、外圈沟曲率半径系数以及主轴转速、轴承预紧力下主轴系统各轴承摩擦热功率,结果表明:浮动变位轴承的径向游隙、外圈沟曲率半径系数以及角接触球轴承的预紧力显著影响系统中各轴承的滑动摩擦热功率;主轴转速对轴承滑动摩擦热功率和总摩擦热功率有较为显著的影响;由润滑剂黏滞阻力产生的摩擦热功率是轴承总摩擦热功率的主要来源。     

新型牙轮钻头浮动套轴承工作机理试验研究

针对石油钻井用新型浮动套轴承理论模型和仿真软件,设计了浮动套轴承工作机理理论模型和仿真软件的试验验证方案,试验不同参数、不同工况下,被测件的摩擦力矩、温升、摩擦损耗等性能,验证了新型浮动套轴承理论模型和仿真软件的正确性,为进一步完善新型浮动套轴承的理论模型,合理设计新型浮动套轴承奠定试验基础.     

方钻杆旋塞阀的失效分析及改进

根据笔者在油田现场的调研与工作的实际经验,结合旋塞阀的典型失效案例,建立了方钻杆旋塞阀的失效故障树.对旋塞阀失效故障树进行分析,求出了故障树结构重要度,确定了旋塞阀的主要失效因素:材料的性能、密封问题、操作问题、检验和维护保养等,提出规范操作、优化旋塞阀结构、提高各零部件的配合精度、增强旋塞阀关键零部件的强度及耐腐蚀性、制定统一的检验维护标准和研制双旋钮旋塞阀等改进措施,对预防和减少方钻杆旋塞阀使用中存在的问题,优化旋塞阀结构有重要的参考价值.     

井底压力下牙轮钻头浮动套轴承性能分析

为了探究井底压力下215.9 mm牙轮钻头浮动套轴承的平衡转速比、摩擦学性能、油膜压力分布随内外间隙比的变化规律,修正了考虑浮动套轴承实际井下环境压力和牙轮钻头密封压差的Reynolds边界条件,利用MATLAB中的PDE Toolbox对浮动套轴承Reynolds方程进行数值求解,分析内外间隙比对浮动套轴承平衡转速比、油膜压力及摩擦因数的影响规律,结果表明：当环境压力为60 MPa、密封压差为20 MPa时,随内外间隙比增加,浮动套平衡转速比呈现先增大后减小的趋势;以轴承的摩擦因数和油膜压力作为综合评价指标,钻头浮动套轴承内外间隙比为2.0时,轴承的摩擦因数较小,油膜压力较高,其轴承综合性能较优;而当浮动套轴承内外间隙比为2.0时,随着环境压力的升高,浮动套轴承的摩擦扭矩和摩擦因数增加,从而加剧轴承的磨损。该研究为牙轮钻头浮动套轴承的结构参数优化及性能提升提供了基础理论支撑。     

流体动力润滑状态下浮动套滑动轴承工作机理研究

在流体动力润滑理论的基础上，进行了浮动套滑动轴承的工作机理及结构参数与轴承性能关系的研究。首先根据浮动套轴承平衡条件建立其基本方程，分别利用无限长和无限短轴承理论进行了简化，得出了轴承承载能力与其转速比、间隙比、偏心率等参数之间的关系式。通过计算机上相应程序的开发，绘制出了浮动套滑动轴承的偏心率和承载能力随间隙比和半径比等参数变化的曲线图，为浮动套滑动轴承的设计提供了理论依据。     

方钻杆旋塞阀转动失效的理论分析与仿真

方钻杆旋塞阀在高压环境下使用时存在阀球转不动的现象,最主要的原因是旋塞阀密封接触造成的摩擦力矩过大。本文对摩擦力矩进行了计算,同时利用ABAQUS仿真的方法获得了高压下方钻杆旋塞阀的密封接触分析结果,两种方法得到的结果基本吻合。建立了一套利用有限元来分析高压旋塞阀密封接触问题的方法。     

卡套旋塞阀卡套预热压装一体化设备的研制

简单介绍了卡套旋塞阀卡套预热压装的重要性,重点介绍了卡套旋塞阀预热压装一体化设备的工作过程和该设备其结构及技术创新点,最后针对该设备的研制成功的意义做出了说明。     

车床横向走刀机构的改造

我校办工厂经常使用Ｃ6 2 0 -1车床加工铸钢件。在车削工件端面时 ,图 1中横向走刀齿轮 3的右端和法兰套 5的左端磨损严重 ,因为在加工工件时 ,横向走刀齿轮和法兰套的两端面承受轴向力较大。　　在维修车床时 ,我们将齿轮右端和法兰套左端 ,共车去一个推力轴承的厚度 ,或者单独车去法兰套左端一个推力轴承的厚度尺寸 ,亦可将推力轴承装入齿轮和法兰套中间 ,使原来的滑动摩擦改变为滚动摩擦 ,并使上述两端面磨损严重的问题迎刃而解 ,经使用后效果很好。随后又改造了ＣＡ6 14 0、ＣＡ6 15 0车床和牛头床的刀架部分 ,也收到了同样好的效果。…     

蒸汽轮机主油泵浮动轴承巴氏合金脱壳分析研究

主油泵浮动轴承作为蒸汽轮机主油泵结构的重要组成部分,其加工质量的好坏将直接影响整台蒸汽轮机机组安全性。对某公司近期蒸汽轮机主油泵浮动轴承制造过程中出现巴氏合金脱壳的问题进行了细致的分析与研究,通过前期不断的加工试验,分析研究巴氏合金脱壳的原因,最终提出了对应的解决措施,确保了轴承巴氏合金质量的稳定提高。     

油孔数量对浮环轴承润滑特性的影响

不同油孔数量会改变浮环轴承油膜润滑特性,从而影响转子的振动特性及稳定性。基于流动连续性方程与轴承润滑理论,推导浮环轴承油膜控制方程,揭示油孔数量与浮环轴承润滑特性之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器浮环轴承为例,构建浮环轴承有限元模型,基于计算流体力学方法分析油膜润滑特性,研究不同油孔数量对浮环轴承最大压力、油膜承载力及动力学特性系数的影响。结果表明：浮环油孔数量从2增长到8,内外油膜最大压力、外油膜承载力及油膜动力学特性系数下降,内油膜承载力上升;内油膜承载力在油孔数量为2时随着转速的上升而逐渐下降,在油孔数量为4时无明显变化,在油孔数量为6、8时随着转速的上升而上升;随着转速的上升,油孔对承载力的影响逐渐上升,而对最大压力及动力学特性系数的影响逐渐减小。     

浮环弹性变形对浮环动静压轴承润滑特性的影响

浮环轴承在高速工况下运行时,浮环表面在油膜压力作用下会发生弹性变形,影响轴承润滑性能。针对带有深浅腔的浮环动静压轴承,采用有限元法和有限差分法耦合求解油膜Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,采用变形矩阵法求解弹性变形方程,计算浮环弹性变形分布;在浮环平衡的基础上,分析浮环变形对环速比、油膜承载力、端泄流量等润滑特性参数的影响。结果表明：浮环弹性变形分布与油膜压力分布呈现一致性,转速越高,偏心越大,变形越明显;考虑浮环弹性变形,浮环达到平衡状态时,内膜偏心率增加,环速比减小,轴承承载力与摩擦力矩均有所增加;由于浮环变形对内、外膜间隙及流动液阻的不同影响,使得内膜端泄流量增加,外膜端泄流量减少。     

浮环轴向长度对高速轻载涡轮增压器转子系统振动特性影响研究

浮环轴承内外轴向长度结构参数会影响油膜压力分布与偏心率,产生显著分频振动而引发高速轻载涡轮增压器转子非线性振动故障。基于流体润滑理论和浮环力矩平衡方程,推导了含浮环轴承的涡轮增压器转子系统动力学方程,揭示浮环轴承轴向长度与转子系统振动响应之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器转子系统为例,分析浮环内、外轴向长度对轴承油膜压力、偏心率等动力特性的影响,构建转子系统动力学有限元模型,通过三维振动瀑布图研究不同浮环轴向长度下转子系统频域瞬态振动响应,结果表明：浮环内轴向长度从2.6增加到4.6 mm,导致浮环转速升高,最大内油膜压力减小,轴颈偏心率降低,分频幅值增加且出现分频的轴颈转速由142 kr/min降至76 kr/min,更易产生明显的非线性涡动现象;浮环外轴向长度从3.6增加到6.15 mm,使浮环转速降低,最大外油膜压力变小,浮环偏心率及轴颈相对浮环的偏心率减小,低转速下分频幅值减少且出现分频的轴颈转速由10 kr/min升至22 kr/min,可抑制转子系统过早发生非线性涡动,为浮环轴承结构参数设计与试验提供理论支撑。     

浮环轴承环速比的试验研究

在浮环转子轴承系统静、动力学分析中,环速比是影响功耗、温升及转子轴承系统的稳定性和可靠性的重要指标。以水作为润滑介质,在工作转速1 000~10 000 r/min,载荷为45、75 N工况下,实验测量浮环轴承浮环的转速和环速比,并研究浮环转速和环速比随主轴转速的变化趋势。实验结果表明:浮环轴承能有效减小轴颈与轴瓦之间的相对速度,环速比与工作转速之间呈非线性关系;在重载工况下环速比随着主轴转速的升高快速下降,有进一步优化设计的需要,以维持环速比稳定,而在轻载工况下环速比随着主轴转速的升高而上升,说明浮环轴承更适合于高速轻载的场合。     

增压器浮环轴承润滑过程数值分析

以流体滑动轴承的润滑理论为基础，分析研究了内燃机增压器浮环轴承的工作机理和结构参数与性能的关系。建立了浮环轴承力平衡、力矩及摩擦功率损失的方程式，探讨了轴承内外膜承载能力与相应转速比、间隙比、偏心率等参数之间的关系。结果表明：浮动套内外半径比增大，偏心率减小，承载能力增大；间隙过大或过小，难以形成润滑油膜，影响承载能力；索氏数（Sommerfeld数）越大，则轴承的承载能力也越大。     

气穴现象对动静压浮环径向轴承压力场的影响研究

由Navier-Stokes方程得出计入惯性项的变密度、变粘度的深浅腔动静压浮环径向轴承的内、外油膜无量纲非定常Reynolds方程,给出深腔压力边界条件和流量边界条件,对不同偏心率下不同含气率的内、外油膜压力场进行了分析。计算表明,深腔气穴使动静压浮环径向轴承的内、外油膜的压力峰值下降,在小偏心率下影响较为明显,对内油膜压力峰值的影响大于外油膜。     

滑环式蓄能密封环结构的有限元优化设计

利用ANSYS13.0建立某滑环式复合蓄能密封环的有限元模型,分析该密封环在给定工况下密封性能,并与单纯的滑环密封环的密封性能进行比较;分析滑环几何参数对其结构受力情况及密封性能的影响,对密封环结构进行优化设计。结果表明:通过对滑环的顶部宽度、壁面宽度、唇面半径、滑环高度等几何参数的优化,改善了结构在工作环境下的受力状况,提高了其工作寿命,同时使其能够更可靠地保证密封性能。     

浮环厚度变化对浮环轴承稳定性影响的实验研究

通过对浮环减薄前后实验结果的对比分析,研究了浮环厚度变化对浮环轴承涡动及稳定性的影响,并给出了三维谱图、涡动比与转速图、典型分岔图.结果表明,浮环轴承浮环减薄引起油膜涡动力的变化,在升速过程中,减薄前的浮环轴承稳定性要好;在高速稳态运行过程中,减薄前后浮环轴承稳定性差别不大;在降速过程中,减薄前的浮环轴承稳定性要差.浮环内、外油膜半速涡动现象的涡动比分别接近于0.5与0.3.     

Stability of a New Type of Hydrostatic/Hydrodynamic Floating Ring Gas Bearing

In this paper, a new type of floating ring gas bearing in which a “floating ring” is combined with an “orifice-annular and shallow-pocket” gas bearing is introduced. The stability of this new type of floating ring gas journal bearing is theoretically analyzed by use of the modified 8-stiffness and damping coefficients method. The variation of the dimensionless critical mass of the rotor with a clearance ratio C₂/C₁, mass ratio m₂/m₁, given ring speed ratio ω₂/ω₁, supply pressure P_s, eccentricity ratio of inner film ε₁ and width ratio of the shallow-pocket (l/L)_u is presented. The variations of the dimensionless load capacity of this type of gas bearing with the above-mentioned parameters are also given.     

油孔数目对浮环轴承润滑静特性的影响

以浮环轴承为研究对象，基于多相流理论建立其润滑有限元模型，推导摩擦功耗、内外油膜与所接触的固体元件的温升的解析表达式；利用FLUENT求解器与其自定义函数接口（UDF）对模型进行仿真计算；综合考虑试验条件的局限性，拓展在仿真计算中的轴颈角速度范围，进一步分析宽域润滑工况下浮动环均布的油孔数目对摩擦功耗、温升、浮动环转速、端泄流量等润滑静特性参数的影响。结果表明：浮动环油孔数目的增加会在一定程度上增大轴承内间隙润滑油的注入量；浮动环油孔数目越多，端泄温升越小，内外间隙变形越小，浮动环转速越快；浮动环油孔数目对内外油膜的摩擦功耗和油膜变化率的影响较小，对浮动环转速和内外油膜的端泄流量的影响较大。该研究为浮环轴承的设计和静特性分析提供了可靠的实验依据。