液体静压支承静态性能新表达式探索

章分析了液体静压支承传统的静态性能表达式存在的严重缺陷及其产生原因，提出了新的静态性能表达式，这种新的静态性能表达式精确地表达了外加载荷与轴承间隙之间的非线性关系，真实地反映了支承的静态性能。新的静态性能用表达式可表达各种传统节流器与新型可变节流时支承的主要静态性能。很有应用价值，新的静态性能表达式只有一个变量却外加载荷与油垫推力比，故可在支承节流与尺寸参数未确定之前 知道支承的主要静态性能。它有利于事先选择与确定支承在应用时的主要性能，为正确应用液体静压支承提供了可靠的技术基础。     

节流性能优异的新型液体静压支承节流器

传统的液体静压支承节流器存在严重缺陷，性能不佳，不能消除支承间隙随外加载荷增加而剧减的缺点，严重影响其实际应用。新型节流器节流变量指数b≥3，能够保持节流器进油与油囊排油速度接近一致。此外，当有外加载荷作用于支承时，油囊压力会升高，迫使节流变量产生附加增量，从而弥补了因油囊压力升高而减少供油量与油囊增加的排油量。因此，新型节流器能够保证在有外加载荷作用时支承间隙变化很小或近于不变。新型节流器节流性能优良，结构简单，成本低廉，体积较小，具有实用价值。     

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统,提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。     

负荷传感器试验的准静态加荷方法研究

通过对叠置加荷方式工作过程的分析，讨论了非静态加荷问题。由于传感器和仪表的静态性能与动态性能的差异、动态性能的离散性，以及测量过程中采样频率、采样间隔和数据处理等因素均会对试验的力值计量精度产生影响，因此采用非静态加荷方式进行负荷传感器负荷特性试验会产生测量误差。理论分析证明，采用非静态加荷方法提高试验工作效率、保证测量精度的关键在于加荷速度的控制和正确的采样与数据处理方法。本文提出了准静态加荷这一概念，并对准静态加荷方法的实现及其在负荷传感器试验中实施的可行性进行了理论和试验研究。结果表明，受技术条件的限制，动态加荷是不现实的，而准静态加荷确是可行的非静态加荷方法。它满足负荷传感器负荷特性试验中试验工作效率高、保证测量精度、容易实施和生产成本低的要求。     

油垫可倾式静动压混合支承摩擦副变形

液体静压支承在高速重载工况下运行时,由于强挤压和高速剪切联合作用,微间隙油膜温度和油腔压力分布不均匀,导致静压支承摩擦副发生热固耦合变形,影响液体静压支承的承载能力和高精度稳定运行。为了解决该难题,提出一种新型油垫可倾式静压支承结构,其运行过程中可实现任意方向微摆,产生附加动压,形成静动压混合支承,达到高速重载工况条件下静压支承高精度稳定运行的目的。依据流热固耦合理论,采用ANSYS Workbench对支承摩擦副变形进行流热固耦合分析,探讨承载0 t~32 t极端工况条件下旋转工作台、可倾油垫和底座的流热固耦合变形规律。提取变形数据,并经MATLAB编程处理后得到摩擦副变形关系,发现油腔外侧封油边边角处变形最大,此处间隙油膜最薄,最易发生摩擦学失效,成果为进一步控制摩擦副变形和摩擦学失效机理研究提供新方法。     

液体静压导轨单一导轨面内油腔数目的分析

目前液体静压导轨的导轨面内一般设计成对称单行、若干列油腔。油腔的数目(即列数)是液体静压导轨设计中的关键,对导轨的动态、静态性能都有着较大的影响。以液体静压导轨的单一导轨面为研究对象,分别作用垂直和倾覆载荷,推导了导轨的承载能力、静刚度与油腔数目的数学关系式,并进行了相应的分析。以工程中的滑板系统为例,滑板导轨面内分别对称设计单行,2列~6列油腔的五种方案。以滑板的承载能力、静刚度为性能依据,对五种方案进行对比分析,结果发现设计成单行、3列油腔时滑板的性能最佳。     

多孔质气体静压轴承在三轴转台设计中的应用

气体静压轴承广泛应用于航空、航天、精密电子工业中。三轴转台是高精度的测试设备，用来对惯性系统和惯性元件进行检定、标定以及建立相应的误差模型，它的测试精度直接影响航空、航天等飞行器的控制和导航。转台的检测精度与回转轴的回转精度有密切关系。多孔质气体静压轴承同其他节流形式的轴承相比具有很高的承载能力、静态刚度以及很好的阻尼效应。文章对多孔质气体静压轴承进行了理论分析，并同气体静压小孔节流轴承的静态性能进行了比较，结果表明，此类轴承的承载能力明显优于小孔节流轴承。     

扭矩标准机新型杠杆支承系统设计

扭矩标准机是扭矩量值传递的标准仪器,主要用来校准高精度的扭矩传感器,其复现量值的不确定度是应用效果的重要保证。目前,国内外扭矩标准机的力臂杠杆部位大多采用刀口刀承支承方式或小孔节流原理整体式气体轴承支承方式,通过分析这两种支承结构的局限性,改进设计了一种新型杠杆支承系统,采用组合式静压气体轴承支承杠杆,有效控制摩擦力矩的同时还降低了实现难度和故障率,进而实现了整机性能的提升。同时,本组合结构还可将力臂杠杆改进为单梁双臂对称式框架结构,从而在降低杠杆加工装配难度的基础上使力臂杠杆的测量准确度得到有效保证。本文基于Fluent软件对多孔质静压气浮轴承进行流体仿真,研究供气压力、多孔质材料渗透率、轴承体厚度对其静态性能的影响,对轴承的选型提供理论依据和数据支持。     

光电跟踪测量系统的动态成像分辨率分析及优化设计

光电跟踪测量系统的测量精度与成像质量受成像系统动态分辨率的影响.成像系统动态分辨率受光电跟踪测量系统跟踪精度的影响.分析与试验表明,光电跟踪测量系统的动态成像分辨率主要取决于静态分辨率和跟踪精度;工作过程中的光电跟踪测量系统的动态成像分辨率比光电跟踪测量系统的静态成像分辨率低;与传感器的积分时间相比,高频目标与低频目标对动态成像分辨率的影响模型不同;在传感器积分时间、目标的运动状态及对动态分辨率要求确定的条件下,可对静态成像分辨与控制系统进行优化设计.     

一种小动静比橡胶隔振器仿真与试验

通过隔振器内部结构设计,在保证承载能力的同时降低橡胶隔振器的动态刚度。开展橡胶隔振器的静态变形、在给定静变形下的动态仿真分析,表明该隔振器在静态力-位移曲线上具有负斜率特性,对应隔振器内部结构的失稳变形;进行隔振器的静压试验、动态试验和隔振系统中的振动传递试验,结果表明,静态力-位移曲线试验结果呈现负斜率特性,在静态曲线上不同工作点处的固有频率呈现负斜率处最小的特性。     

多微通道式气体静压节流器阶跃响应特性的测试研究

针对采用外部激励法研究气体静压节流器的响应特性时存在实验设计复杂、动态参数难以计算等问题,设计新的阶跃响应测试来分析气体静压节流器的动静态特性。采用多微通道式气体静压节流器作为研究对象,设计测试方案对空载时的多微通道式气体静压节流器在垂直方向上的阶跃响应进行测量,通过时域分析法分析其性能参数。测试结果表明:多微通道式气体静压节流器-气膜系统为二阶系统,且阻尼振荡频率随着输入气压的增大而增大;根据节流器-气膜系统的动力学模型和阶跃响应函数,进一步得到气膜的阻尼系数和静刚度,且其阻尼系数和静刚度随输入气压的增大而增大。该阶跃响应测试方法能有效分析多微通道式气体静压节流器的固有频率、阻尼比等性能参数,对节流器结构的设计起指导作用。     

主动控制节流气体润滑轴承动态特性研究

针对所提出的一种主动控制节流气体润滑轴承,建立了轴承的动力学分析模型,并基于此模型设计了轴承系统的闭环控制器。最后对轴承系统的动态性能进行了实验研究和分析。结果表明,通过主动控制节流器对轴承压力的反馈控制,轴承动态性能提高     

基于多层可行方向法液体静压转台优化设计

为提高液体静压转台的动力学性能, 该文从N-S方程着手, 计算了液体静压油腔处的动压承载力。通过供油压力计算了同位置处的静压承载力, 利用动压承载力和静压承载力的相互叠加, 计算了液体静压导轨综合承载力, 继而推导了油膜刚度的计算公式。在此基础上, 建立了以综合承载力和油膜刚度为目标函数, 以液体静压转台的振动基频为约束的优化模型, 利用响应面方法和分层可行下降方向法对优化模型进行了求解, 并对优化后的设计进行了瞬态冲击载荷下加工精度的验证, 从而为工程设计提供了理论依据。     

环形油腔液体静压推力轴承动态特性的影响因素研究

液体静压推力轴承的动态特性直接决定了其运行状态的稳定性,而油腔结构和节流方式是影响其动态特性的重要因素。为此,基于小扰动法将环形油腔液体静压推力轴承的Reynolds方程分解成动态方程和静态方程,分别求解得到小孔和毛细管节流方式下其油膜刚度和阻尼系数的解析表达式。同时,通过开展油膜刚度测量实验来验证理论计算结果的正确性,两者之间的相对误差小于15%。理论计算结果显示：对于液体静压推力轴承,环形油腔优于圆形油腔,小孔节流优于毛细管节流。通过分析油腔面积和油腔位置对小孔节流环形油腔液体静压推力轴承油膜刚度和阻尼系数的影响规律发现,当内、外径等基本结构参数确定时,调整油腔的面积和位置可以有效优化该轴承的动态特性系数。研究结果有助于以动态特性为目标的液体静压推力轴承的结构优化设计。     

筏体和基础弹性对船舶设备冲击响应影响的试验分析

试验研究是船舶机械设备冲击隔离性能分析的主要方法之一。为了分析筏体弹性、基础弹性和限位器间隙对冲击响应的影响，设计制作了可以考虑筏体弹性和基础弹性的带有限位器的浮筏隔振系统试验模型。试验结果表明筏体弹性和基础弹性对系统的冲击响应均有一定程度的影响，它们使得机组的最大加速度响应减小，提高系统的抗冲击隔离效果。对于刚性浮筏隔振系统和弹性浮筏隔振系统，限位器与冲击响应之间的关系是相同的，即安装限位器之后将使得筏体和机组的加速度响应增大，随着限化器间隙的减小，筏体和机组的最大加速度响应进一步增大。     

限位器对隔振系统抗冲击性能的影响

水面舰艇特别是潜艇在战斗条件下的主要威胁来自水中爆炸物的非接触性爆炸,选用抗冲击性能好的设备和对设备采取冲击防护措施可以保证艇上设备的安全性,使用隔振装置就是一种较好的冲击防护措施。对于通常的隔振装置,在一定的冲击作用下,设备的相对位移响应较大,可能超过了设备外接管线的变形能力,甚至超过了隔振器本身的极限变形能力。在隔振装置中使用限位器可以有效地限制设备的最大相对位移。通过对弹性限位器各参数(工作间隙和刚度)对隔振系统抗冲击性能(设备的最大加速度和最大相对位移)的影响的探讨,提出了限位器各参数的确定方法。对浮筏隔振系统中限位器的参数进行设计,应用MSC.NASTRAN 软件对具有限位器和没有限位器的浮筏隔振系统冲击响应进行计算,分析了限位器对浮筏隔振系统抗冲击性能的影响。     

液体静压导轨转台轴向振动的动力学建模与分析

该文从Navier-Stokes方程着手,通过量纲分析略去微小量,再结合定流量供油的圆形油腔液体静压导轨系统油膜承载力模型,建立了液体静压导轨系统带有速度项的非线性油膜力模型,进而建立了液体静压导轨系统转台的动力学方程。同时,利用数值计算,并针对不同变量情况对液体静压导轨转台进行了动力学性能分析,研究结果对于深入研究液体静压转台系统的力学性能提供了理论依据。     

基于神经网络响应面法的随机结构动力可靠度分析

在对神经网络响应面法的原理和算法进行研究的基础上，建立了基于神经网络响应面法的随机结构动力可靠度分析方法。首先，基于首次超越破坏准则，参照静力可靠度的功能函数模式，建立了随机结构的动力可靠度功能函数；然后引入响应面法，以三层BP神经网络作为拟合函数，推导了功能函数的拟合表达式；最后结合一次二阶矩方法求解可靠指标。算例分析表明了本文方法有较好的计算精度和计算效率，在复杂结构的动力可靠度分析中有较强的实用价值。