交错式波箔型气体动压轴承静态特性研究

为进一步提高箔片轴承性能,提出了交错式箔片轴承结构,并建立交错式波箔型气体动压轴承模型;应用有限元法和松弛迭代法对雷诺方程与气膜厚度方程进行差分迭代求解,通过控制气膜压力的收敛,得到交错式箔片轴承气膜厚度和压力分布,并计算相关的静态特性。结果表明:与传统波箔构型轴承相比,交错式波箔型气体动压轴承的承载力明显提升,而摩擦力矩有所增加,尤其在转速与长径比增大的情况下更为明显;随转速与长径比的增大,交错式波箔型气体动压轴承与传统轴承的偏位角大小与变化基本相同,气膜压力三维分布也相一致。     

波箔型径向气体轴承静态特性分析

建立考虑气体可压缩性和箔片变形的波箔型轴承气膜厚度模型,采用有限差分和松驰迭代法耦合求解Reyn olds方程和气膜厚度方程,得到波箔型轴承气膜厚度和气膜压力分布,并分析波箔型动压径向气体轴承结构参数和运行参数对其静态性能的影响.结果表明:波箔型轴承数值分析结果与相关文献试验数据相符度较好,证明该模型的科学性与精确性;对比箔片轴承和传统刚性表面轴承气膜压力和气膜厚度的分布特点,表明箔片轴承具有更高的承载能力;随着偏心率、转速的增大,箔片轴承承载能力增大,偏位角减小;随着转速增大,气膜压力提高,箔片变形增大,最小气膜厚度增大.     

基于流固耦合的波箔动压气体轴承承载性能优化

基于有限元软件Ansys Workbench,建立波箔动压气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨不同转速和波箔片结构参数（波箔的长度比、高度以及厚度）对轴承承载性能的影响规律。结果表明：轴承气膜压力大小的分布与平箔片变形量的大小成对应关系,说明提出的流固耦合方法能很好地反映波箔动压气体轴承的润滑状态;随着转速的增大,轴承动压效应不断增强,承载力增大,且平箔片的结构变形不断增大,致使气膜压力的收敛区发生波动;随着波箔的长度比和波箔片厚度的增加,轴承承载力先快速增大后趋于稳定,而波箔片高度对承载力影响不大,表明适当增加波箔的长度比和波箔片厚度可以提高承载力。     

基于弹性壳体模型的波箔型气体动压径向轴承静特性分析

采用有限单元法,对波箔型气体动压径向轴承的箔片建立了弹性壳体单元模型。该模型综合考虑了箔片膜效应与弯曲效应之间的耦合,更能真实地反映出波箔和平箔的变形。运用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,分析了轴承气膜厚度分布、压力分布、箔片变形量分布以及承载能力,并与实验结果进行了比较,证明了该方法的可行性和精确性。分析了转速、箔片厚度对轴承特性的影响,结果表明:转速上升,承载能力增大;箔片厚度小于0.2mm时,厚度的改变对轴承的影响较大。     

动压箔片轴承气膜厚度分布特点

建立了考虑平箔片下垂效应的动压箔片轴承气弹耦合模型,以Reynolds方程描述气膜压力,以Euler梁单元描述平箔,以简单弹簧单元描述波箔。采用有限差分法和Newton-Raphson迭代法求解气膜压力方程,采用有限元法计算箔片变形,利用气膜压力与气膜厚度相互迭代逼近气弹耦合的收敛解。结果表明,在气膜压力较大区域相邻两支承箔拱之间的平箔段会发生微小的下陷弯曲,并伴随有压力场的局部变化。     

基于双杆-弹簧模型的波箔型气体动压轴承特性研究

应用双杆-弹簧模型计算波箔型气体动压轴承波箔的等效刚度矩阵,应用有限元法计算顶箔的挠度,通过控制气膜厚度的收敛,由Reynolds方程迭代求解出轴承的波箔挠度、顶箔挠度、气膜厚度和压力分布。通过算例,研究波箔等效刚度与相关参数的关系,研究轴承载荷与转速、环境压力以及平均气膜厚度的关系。结果表明:轴承的承载能力随轴承转速的增大而增大,且增大的速率逐渐减小;轴承承载能力随轴承内部环境压力的增大而增大;平均气膜厚度越小,轴承承载能力越大。     

弹性箔片动压气体推力轴承承载性能研究

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局部弹性变形纳入考虑范围,对弹性箔片动压气体推力轴承的承载性能进行了计算和分析。有限元数值仿真结果表明:顶层箔片在气膜压力作用下的局部弹性变形直接导致弹性箔片动压气体推力轴承承载能力的降低;根据轴承瓦块上气膜压力分布的特点合理设计支承拱箔的结构形式,可以减小顶层箔片的局部弹性变形,有效提高轴承的承载能力。得到了一种承载能力较高的弹性箔片动压气体推力轴承支承拱箔结构设计方案。     

新型波箔型径向气体轴承承载特性研究

基于波箔型轴承的结构特点,提出和设计平箔片与波箔片结构耦合的新型箔片轴承,包括波箔片覆盖轴承整个圆周、上半周和下半周的3种动压径向气体轴承。考虑气体的可压缩性,模拟箔片轴承的二维气膜流场,对新型箔片轴承的承载特性进行分析,并与刚性气体圆轴承的承载特性进行比较。结果表明,波箔片覆盖轴承下半周的下波箔片轴承的承载力明显优于其他轴承。通过改变下波箔片轴承波箔的波数、波宽、高度等结构参数来进一步模拟气膜流场变化。结果表明,在满足箔片结构稳定的情况下,下波箔片轴承承载力随波数及波宽的增加而增加,随波高的增大而呈现先急剧增大再缓慢减小的趋势。     

表面粗糙度对气体箔片推力轴承润滑性能的影响

以波箔型气体箔片推力轴承为研究对象,运用弹性力学理论构建了箔片结构的受力变形模型,在考虑黏温效应的条件下,耦合求解了可压缩气体雷诺方程及能量方程。将数值模拟得到的顶箔和推力盘的微观粗糙表面引入计算模型,提出了一种考虑表面粗糙度的气体箔片推力轴承润滑性能数值计算方法。通过对具体算例的研究,绘制了轴承气膜压力、气膜厚度、气膜温度及箔片结构变形量的分布图,并通过粗糙度与气膜厚度和箔片变形之间的定量对比说明了考虑表面粗糙度的必要性。研究结果表明：推力盘表面粗糙度越大,最大气膜压力、最小气膜厚度、黏性摩擦力矩和端泄流量的波动越明显,而顶箔粗糙度的影响相对较小;两粗糙表面的高度组合越大,最大气膜压力和黏性摩擦力矩的平均值越大,最小气膜厚度和端泄流量的平均值越小;提高转速可减小最大气膜压力的平均值,并增大最小气膜厚度、黏性摩擦力矩和端泄流量的平均值。     

波箔片气体动压径向轴承气膜压力分布特点

考虑气体可压缩性及箔片变形等因素建立气膜厚度数学模型,采用Newton-Raphson法和有限差分法耦合求解压力控制Reynolds方程和气膜厚度方程.刚性表面轴承气膜厚度和压力分布的数值计算结果与相关文献基本吻合.在此基础上,对比了刚性表面轴承和波箔片气体动压轴承的主要区别,讨论研究了不同偏心和不同转速下气膜压力的分布特点.该数值分析方法的计算速度快、收敛性好.     

浅析滚动轴承在磨机主轴承中的应用

针对工业中使用较多的磨杌主轴承，介绍了磨机主轴承的分类，并进行比较，重点介绍采用滚动主轴承的特点、应用成果及设计要点。指出滚动轴承代替滑动轴承是一大进步，有广阔的发展空间。     

同时承担径向力和轴向力的轴承结构的改进

分析了圆锥滚子轴承的缺点，设计了一种可代替圆锥滚子轴承的新型轴承一径向推力组合轴承。该轴承已获得国家专利。     

双层滚动轴承热学特性研究

磁悬浮轴承系统通常采用滚动轴承作为保护轴承。基于传热学、滚动轴承摩擦学以及转子动力学等理论,建立一种用两个滚动轴承组成的双层保护轴承(Double-decker auxiliary bearing,DDAB)的热学模型,通过建立热传递方程,计算轴承的摩擦热和温度分布,研究DDAB的热学特性。研究内容如下:建立双层滚动轴承(Double-decker rolling bearing,DDRB)的热传递模型,推导热传递阻抗和热传递方程,计算DDRB在普通运转条件下达到热平衡时的温度分布;研究不同结构、载荷、转速、润滑剂粘度、材料属性等参数对轴承温升的影响,并对比其与普通轴承在相同工况下的热学特性;建立试验台,实际测量轴承的温升,研究不同结构形式和润滑参数条件对于轴承热学特性的影响,探讨可以降低发热的主要措施。研究结果表明:DDRB的径向载荷和内圈转速直接影响轴承摩擦力矩的大小进而影响轴承的发热,在相同工况下DDRB比普通滚动轴承的内圈温升要小5%～20%,外圈温升要小10%～30%;结构、润滑剂粘度、材料的热学性能对轴承内外圈温度分布影响较大,润滑剂的填装量在轴承空间的1/3,采用Z形结构、铝制中圈、陶瓷滚动体等...     

船用艉轴承支承承载特性研究

船用水润滑艉轴承衬层的选材十分苛刻，它对轴承实现增载减阻，低噪耐磨的优秀特征起着决定性作用。艉轴承支承承载特性的机制研究异常关键。针对这一方向，开展关于轴承结构对承载力影响的理论分析研究；构建实船用艉轴承动力学模型，分析衬套、下轴瓦和橡胶的结构参数变化规律；讨论橡胶层预留间隙大小对载荷-变形关系的影响，探明接触方式对衬套、下轴瓦和橡胶结构参数的影响作用。研究结果表明：随着橡胶厚度的增加，衬层变形逐渐降低；厚度对变形的影响最大，与顶部挡边距离次之，侧边距离影响最小。研究为水润滑艉轴承的使用和设计提供了工程指导价值。     

Marine Propeller Shaft Bearings under Low-Speed Conditions: Water vs. Oil Lubrication

Abstract

The bearings used in shipbuilding, hydropower, and water pumps have undergone a metamorphosis in recent decades. Due to environmental regulations, lubrication with grease or mineral oil is prohibited. Thus, the standard solutions include water-lubricated bearings with polymer bushings or sealed systems lubricated with oil. When properly designed, assembled, and operated, bearings can operate reliably for years. However, specific operating conditions, such as a low rotational speed of the shaft, may result in intensive wear and premature failure. In this study, four sliding bearings approved for use in shipbuilding were experimentally tested. The test results showed that the choice of the bearing type has a key effect on friction during low-speed operation. Some of the tested bearings had significant static friction with intense slip–stick phenomena; they should not be used in applications requiring low-speed operation.     

镶边型翻边轴瓦制造工艺技术探析

本文介绍了翻边轴瓦的结构形式,简单介绍了镶边型翻边轴瓦的工艺流程,对镶边型翻边轴瓦的制造工艺技术进行了分析探讨并提出一些关键环节的注意事项以供参考和借鉴。     

大功率发动机轴瓦失效研究

发动机轴瓦也称滑动轴承,主要功能为支撑及传递轴系转动。随着现在柴油机的强化指标越来越高,发动机的爆发压力已经达到了20MPa以上,曲轴传递给轴瓦的压力也随之增高,一旦润滑条件不充分,导致轴瓦与曲轴轴径之间发生金属硬接触,导致轴瓦磨损,甚至摩擦的高温导致轴瓦烧瓦、抱瓦失效。轴瓦的失效往往对发动机破坏性极大,容易导致曲轴的断裂失效,所以发动机轴瓦对发动机的正常运行极其重要,我们针对大功率发动机的轴瓦失效的问题进行了全面的失效原因分析,并根据分析结果提出了整改措施,很好的解决了轴瓦失效的问题。     

弹支瓦阶梯推力轴承动特性研究

本文研究了作者提出的弹支瓦阶梯推力轴承的动特性及系统阻尼特性。本文及［１］的研究表明这种新型轴承不仅具有良好的承载特性，并且具有良好的动特性及系统阻尼特性．     

微型轴连轴承组件的设计分析

对某种微型轴连轴承组件的结构进行了设计与分析,给出了轴承组件关键参数的计算公式,并通过试验验证了轴连轴承的性能,结果表明,轴连轴承的性能优于普通组配角接触球轴承,较大幅度地提高了装机合格率,提高了电动机的旋转精度、寿命及可靠性。     

磁悬浮轴承研究综述

旋转机械正在朝高转速、高精度和高柔性等多方向发展,这在很大程度上得益于轴承技术的不断改进。磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无需润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,近20年来已在许多工业部门得到广泛应用。针对该领域近年来的研究成果及发展动向进行了全面的综述。