Air flow patterns and noise analysis inside high speed angular contact ball bearings

The vortex formed around the rolling ball and the high pressure region formed around the ball-raceway contact zone are the principle factors that barricades the lubricant entering the bearing cavity, and further causes improper lubrication. The investigation of the air phase flow inside the bearing cavity is essential for the optimization of the oil-air two-phase lubrication method. With the revolutionary reference frame describing the bearing motion, a highly precise air phase flow model inside the angular contact ball bearing cavity was build up. Comprehensive factors such as bearing revolution, ball rotation, and cage structure were considered to investigate the influences on the air phase flow and heat transfer efficiency. The aerodynamic noise was also analyzed. The result shows that the ball spinning leads to the pressure rise and uneven pressure distribution. The air phase velocity, pressure and cage heat transfer efficiency increase as the revolving speed increases. The operating noise is largely due to the impact of the high speed external flow on the bearing. When the center of the oil-air outlet fixes near the inner ring, the aerodynamic noise is reduced. The position near the inner ring on the bigger axial side is the ideal position to fix the lubricating device for the angular contact ball bearing.     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究

基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150。锥角头型圆柱体以中等速度垂直 匀速入水空泡进行了数值计算．计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现 了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算．通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算 结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性．对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分 析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭 合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等     

Dynamic Characteristics of Lubrication and Wear Prediction of Slipper/Swash-Plate in Axial Piston Pumps

A novel dynamic model describing the slipper posture of the swash plate in axial piston pumps is proposed, taking into account the hydrodynamic and squeezing effects, which involves three degrees of freedom. The variation in the lubricating film thickness and the slipper tilt are accurately calculated. The influence of hydrodynamic effects and charging pressure on the slipper lubrication is discussed. The minimum film thickness, the overturning angle and the azimuth angle are obtained.Then, the trajectory of minimum thickness on the friction surface of the swash plate is predicted, the accuracy of which can be verified with the abrasion distribution of an actual swash plate. Research results can predict the durability and provide theoretical help for the design of the slipper.     

Calculation methods of lubricant film pressure distribution of radial grooved thrust bearings

In order to calculate the pressure distribution of radial grooved thrust bearing,analytical and numerical methods were applied respectively.Grooved region and land region were linked by using the mass conservations principle at the groove/land boundary in each method.The block-weight approach was implemented to deal with the non-coincidence of mesh and radial groove pattern in numerical method.It was observed that the numerical solutions had higher precision as mesh number exceed 70×70,and the relaxation iteration of differential scheme presented the fastest convergence speed when relaxation factor was close to 1.94.     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

幅值域无量纲指标对液压泵故障敏感性的实验研究

有效地提取故障特征向量,找到故障敏感因子是进行液压泵故障诊断的关键。采集轴向柱塞泵松靴、滑靴磨损、斜盘磨损以及中心弹簧失效等故障情况下的端盖振动信号,通过包络解调得到各故障的包络信号,在此基础上利用幅值域无量纲特征指标对每种故障进行敏感性分析,找到了各故障的无量纲敏感因子。为液压泵的故障诊断提供了可靠的敏感特征信息,增加了故障特征信息的完备性,对提高故障诊断系统的故障确诊率具有重要的意义。     

海水淡化轴向柱塞泵静压支承滑靴副的 流固耦合分析

为了研究滑靴结构体微小变形对静压支承承载能力的影响,通过流固耦合方法对海水淡化轴向柱塞泵滑靴体的结构场及滑靴副流场进行数值计算.为了进行对比,在相同边界条件下,分别以液压油和海水为工作介质,对忽略滑靴体微小变形的滑靴副流场进行数值计算.结果表明：在海水润滑条件下,滑靴副流动区域中的湍流和速度场的变化使得滑靴小孔及流道变化处产生的阻尼作用得到加强;不锈钢-复合高分子材料结构的滑靴体中不锈钢基体承受主要载荷,密封带处产生的微小变形使流动区域的压力场发生变化;这些都使得滑靴副承载能力与设计值相比有所下降,需要通过减少柱塞固定阻尼、优化滑靴小孔出口流道、提高滑靴体刚度等方法进行补偿.     

螺旋桨空泡的数值分析

螺旋桨空泡会降低螺旋桨性能,产生空化剥蚀和噪声,从而导致船体振动.文章采用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨水动力性能和空泡的范围及厚度进行求解,分别用Morino提出的Kutta和等压Kutta条件对压力分布进行计算,讨论了两种Kutta条件对压力分布的影响.计算了空泡产生后的压力分布,验证了在空泡表面上的压力等于水的汽化压力.对空泡起始点对空泡形状的影响进行了研究,结果表明,空泡起始点对空泡范围有很大影响,空泡起始点离导边越远,空泡范围越小.     

运动参数对回转体倾斜入水流场特性影响

为分析回转体低速倾斜入水过程中入水空泡形态及流体动力特性演化规律,基于Fluent流体计算平台,并利用动网格技术,针对小型回转体以不同入水速度和入水角度的倾斜入水过程开展数值仿真研究.数值仿真结果与试验结果良好一致性,证明了文中数值仿真方法的正确性与有效性.基于该数值仿真方法,针对不同入水速度和不同入水角度回转体低速倾斜入水过程流场特性进行分析.数值计算结果表明:在距离自由液面相同位置处,回转体倾斜入水产生所产生的入水空泡,其直径随着入水速度的增加而小幅增大,随着入水角度的增加而减小;入水速度对流场中压力分布规律有较大影响,在同一入水深度处不同入水速度回转体入水过程中流场的最大压力随着入水速度的增加而增大;入水角度对回转体附近流域的最大压力影响较小,但最小压力随着回转体入水角度的增加而增大;不同入水角度回转体,母线压力峰值位置随着入水角度的增加而逐渐向母线右端点偏移,但其值差别较小;不同入水速度回转体其阻力系数峰值差别不大,不同入水角度阻力系数峰值随着入水角度的增加而增大,但稳定后的阻力系数值随着入水速度的增加而减小.     

非线性转子-轴承耦合系统润滑及稳定性分析

为了分析滑动轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用全新的变流域流场计算的结构化动网格技术对滑动轴承的瞬态流场进行非稳态计算,提出基于计算流体力学（CFD）的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,形成转子与滑动轴承的流固耦合计算.讨论不同进油方式与进油压力对滑动轴承润滑流场的影响.数值计算表明,轴颈的涡动中心不仅决定于轴颈的转速和静载荷,而且随涡动幅值或动载荷的增大而升高;随着轴承长径比增大或间隙比减小,轴颈涡动中心上浮,易使转子-轴承系统失稳.     

线接触微极流体弹流润滑及其完全数值解

本文应用A.C.Eringen的微极流体理论,对含有固体微粒添加剂的润滑流体进行线接触弹流润滑理论分析。对于不可压缩的微极流体,采用Newton-Raphson法求得等温弹流润滑的完全数值解,从而获得不同工况下弹流润滑的压力分布和油膜形状。计算结果表明,微极流体较之牛顿流体,其压力分布无明显改变,而油膜厚度则显著增加。     

固液两相流体纯滚动线接触弹流完全数值解

应用Ｅｒｉｎｇｅｎ的微极流体理论，推导了含有固体微粒添加剂的润滑流体的雷诺方程，借助于牛顿选代法获得了弹流润滑的完全数值解，从而得到了流体的压力分布和油膜形状．计算结果表明，固液两相流体较之牛顿流体其压力分布无明显变化，而油膜厚度显著增加．     

Parametric analysis of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump

Hydrostatic slipper was often used in friction bearing design, allowing improvement of the latter's dynamic behavior. The influence of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump was investigated. A set of lumped parameter mathematical models were developed based on energy conservation law of slipper/ swash plate pair. The results show that thermal equilibrium clearance due to solid thermal deformation periodically changes with shaft rotational angle. The slipper bearing capacity increases dramatically with decreasing thermal equilibrium clearance. In order to improve the slipper bearing capacity, length-to-diameter ratio of fixed damper varies from 3.5 to 8.75 and radius ratio of slipper varies from 1.5 to 2.0. In addition, the higher slipper thermal conductivity is useful to improve slipper bearing capability, but the thermal equilibrium clearance is not compromised.     

一种二维非结构网格改进算法的研究

为了改善流体数值计算的准确性和软件应用的方便性,本文在深入研究Delatmay法生成三角网格的基础上,采用弹簧平衡系统设计模型对Delaunay法的布点方法（重心布点法、内心布点法和三角形最长边中点布点法）进行改进。在对AutoCAD软件进行二次开发的基础上,编制了基于边界CAD模型的网格生成软件,采用该软件对重心布点法、内心布点法、三角形最长边中点布点法及改进方法（局部弹簧平衡布点法）进行比较,结果表明,改进方法生成的网格在三角形单元质量及单元数量方面优于重心布点法、内心布点法和三角形最长边中点布点法,对流场的适应性较好,且人机交互操作简单、方便。     

超空泡航行体转弯运动多相流场特性

为研究超空泡航行体转弯运动过程中多相流特性的变化规律,基于有限体积法和VOF多相流模型求解RANS方程,并结合动网格技术,对超空泡航行体转弯运动过程进行了非定常数值模拟研究.通过将数值模拟结果与基于Logvinovich独立膨胀原理的计算结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性.利用数值模拟方法分析了航行体模型的转动中心对航行体转弯运动过程中空泡形态演化过程的影响,并且研究了转弯运动的轨迹半径对航行体流体动力的影响.结果表明:采用动态网格的数值模拟方法可以更好地对超空泡航行体转弯运动的空泡形态进行仿真,航行体的转动中心对航行体的转弯半径内侧还是外侧表面先出现沾湿区域有重要影响;航行体的流域环境在重力和惯性力的共同作用下使得超空泡尾部形态呈倾斜的双涡管分布;转弯运动过程中,航行体表面刚出现沾湿区域的时候,航行体流体动力会出现一个小幅度波动,随着沾湿区面积的增加,流体动力逐渐趋于平稳,转弯运动的轨迹半径对航行体流体动力有重要影响,转弯半径越小,影响越大.     

用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法

根据霍尔器件能构成均匀的腔体磁场,提出了一种用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法。通过导磁铁微移动影响腔体磁路变化确定了霍尔电压与位移函数的关系,计算出了K值。最后将其与拉伸法测量金属丝杨氏模量的两种测量方法结果值进行了比较:在霍尔器件静态输入-输出特性下,所测杨氏模量有较大改善。     

考虑动态摩阻的水柱分离弥合水锤Godunov模型

长距离输水管道水力瞬变过程中水体压强达到汽化压强时,将会发生水柱分离现象,水柱弥合将产生异常高压,导致管路振动、变形甚至爆管事故。已有的水柱分离弥合水锤数学模型主要采用特征线法(Method of characteristics, MOC)计算,并且很少考虑动态摩阻引起的能量衰减。为提高水柱分离弥合水锤现象的计算精确度和稳定性,基于有限体积法二阶Godunov格式,建立了考虑动态摩阻的离散气体空穴模型(Discrete gas cavity model, DGCM)。为实现管道边界和内部单元的统一计算,提出虚拟边界的处理方法。将该模型模拟结果与实验数据以及已有的稳态摩阻模型的计算结果进行比较,并对网格数、压力修正系数等参数敏感性进行分析。结果表明,本模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下瞬变压力,与实验数据基本一致;考虑动态摩阻的瞬态压力计算值与实验数据更吻合;与MOC相比,当库朗数小于1.0时,有限体积法二阶Godunov模型计算结果更准确、更稳定;尤其是,压力修正系数取值0.9及较密网格时数学模型能更为准确地再现实验结果。     

EIQ-ABC分析法在钢铁物流中心规划中的应用

在传统的EIQ分析法和ABC分析法基础上,结合它们的优点,提出了一种新的物流中心订单资料定量分析方法,并结合某钢铁贸易公司的订单资料做出实际分析。该方法简化了物流中心规划中需求分析的难度,为物流中心规划者提供了一种新的订单资料分析方法。     

角修正可展环面蜗杆副的接触润滑性能 和开槽工艺参数优化

通过分析共轭齿面间接触线的分布与走向、二界曲线的位置及诱导法曲率,对角修正可展环面蜗杆副的接触润滑性能进行优化.并通过蜗杆开槽齿形和磨削齿形对比,对蜗杆的开槽参数进行优化,以获得优良的啮合性能和较均匀的磨削余量.