滑动轴承非线性油膜力研究

为了掌握轴承的动力学特性，实现转子轴承系统的非线性动力学设计，提出了附着极限压力边界条件，将Reynolds方程的求解问题转化为可分离变量的二阶非线性方程，得出了轴承油膜力与载荷相平衡的油膜压力，解释了油膜力的作用机理，为转子轴承系统的非线性动力学设计打下了基础。     

滑动轴承油膜非线性动态特性的探讨

随着故障转子动力学理论研究的深入和故障诊断技术的发展,转子系统非线性振动的研究越来越重要,在给定输入的情况下,将滑动轴承特性视为“黑盒子”,以模式识别与参数估计的方法计算输出,基于系统识别和参数估计理论改进线性模型的刚度系数和阻尼系数,建立一种在线性模型基础上的改进模型,可以得到轴承特性较好的表征,对滑动轴承油膜非线性动态特性的深入研究作一探讨。     

滑动轴承中非线性油膜力引起转子的涡动研究

研究了短轴承考虑压粘效应油膜力引起的转子涡动。为转子失稳后轴颈中心振幅、转子中心振幅及涡动频率提出了相对的简单计算方法。算例表明：当轴承相对间隙值保持定值时，铀颈中心的振幅，转子中心的振幅，涡动频率均较没有考虑压粘效应时相应值低。因此，虽然润滑油的粘性本身就对振动有阻尼作用，但是考虑压粘效应会使阻尼作用增大，从而使振幅衰减，特别是使转子中心的振幅有较大的定减。在所建立的方程中使压粘系数等于零时，其结果与经典方法计算所得的结果符合度甚好。     

滑动轴承进动挤压油膜力研究

从旋转坐标系下的雷诺方程,推导了短圆柱滑动轴承同步进动挤压油膜力的解析计算式,指出了现行教材中关于短圆柱滑动轴承同步进动挤压油膜力的解析计算式的一处错误.然后与稳态短圆柱滑动轴承油膜力的解析计算式进行了比较,发现两者解析式的形式相同,差别只是在转动速度这一项上,前者是同步进动转速,后者是稳态转速.最后利用计算流体力学CFD软件进行了模拟,证明本文结果是正确的.     

基于MSC.Marc软件的滑动轴承非线性油膜力分析方法

根据流体润滑理论及Reynolds方程,构建了动压滑动轴承油膜压力的数学模型,并比较了油膜压力的计算方法,提出了基于MSC.Marc有限元软件求解油膜压力及轴承承载能力的方法。通过对具体实例仿真与计算,结果表明该软件具有良好的仿真效果,可应用于各种复杂的滑动轴承中;计算结果精确,为转子-轴承系统的稳定性提供了依据。     

非线性油膜力作用双跨转子系统动力学特性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了符合实际情况的非线性油膜力作用下双跨轴承-转子系统的动力学模型,利用数值模拟分析了非线性油膜力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在不同工况下系统的分岔与混沌运动,得到了非线性响应的时域波形图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了系统的周期运动、拟周期运动以及混沌运动等复杂的运动形式及其演变过程,发现了该系统丰富的非线性行为。     

双跨转子系统油膜力和碰摩耦合故障的非线性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了更接近实际情况的双跨滑动轴承-转子系统非线性油膜力和碰摩耦合故障的动力学模型,利用数值模拟分析了油膜力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在耦合故障的情况下,该系统的分叉与混沌运动,得到了非线性响应的Poincaré映射图、分叉图、相轨线图、轴心轨糓己头?值谱图,发现具有非线性碰摩力及油膜力的耦合作用下转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程。     

油膜厚度与滑动轴承精度的讨论

滑动轴承中油膜的厚度不是一个常量．随着机件的磨损,将使最小油膜厚度的数值增大,不利于保持稳定的承载能力．对油膜厚度的尺寸界限与轴承精度间的相互关系进行探讨,提出了设计、制造和运行管理中的一些重要问题．     

Nonlinear dynamic behaviors of ball bearing rotor system

Nonlinear forces and moments caused by ball bearing were calculated based on relationship of displacement and deflection and quasi-dynamic model of bearing.Five-DOF dynamic equations of rotor supported by ball bearings were estimated.The Newmark-β method and Newton-Laphson method were used to solve the equations.The dynamic characteristics of rotor system were studied through the time response,the phase portrait,the Poincar?maps and the bifurcation diagrams.The results show that the system goes through the quasi-periodic bifurcation route to chaos as rotate speed increases and there are several quasi-periodic regions and chaos regions.The amplitude decreases and the dynamic behaviors change as the axial load of ball bearing increases;the initial contact angle of ball bearing affects dynamic behaviors of the system obviously.The system can avoid non-periodic vibration by choosing structural parameters and operating parameters reasonably.     

Nonlinear dynamics of flexible rotor system supported on fixed-tilting pad combination journal bearing

Based on the Reynolds equation with Reynolds boundary conditions,the Castelli method was employed to solve the Reynolds equation for oil lubrication upon bearings.By doing so,a profile of nonlinear oil film force of single-pad journal bearings is established.According to the structure of combination journal bearings,nonlinear oil film force of combination journal bearing is obtained by retrieval,interpolation and assembly techniques.As for symmetrical flexible Jeffcott rotor systems supported by combination...     

不同油膜力模型下转子-圆柱轴承系统的动力学分析

为了给实际转子-圆柱轴承系统进行非线性动力学分析和设计提供切实有效的非线性油膜力模型,分析了各种圆柱轴承非线性油膜力模型的计算精度和计算速度.对实际转子-圆柱轴承系统响应的相对误差、计算速度和非线性动力学特性进行了分析和比较,结果表明:综合考虑动力学特性,计算精度和计算速度几方面因素,数据库方法应为优先推荐采用的模型,其次为变分法模型.为旋转机械转子-圆柱轴承系统的非线性动力学分析和设计提供了必要的理论基础.     

气油两相流润滑工况下滑动轴承的静特性研究

本文在引入新型气油两相流粘度模型的基础上，建立了一套适用于气油两相流工况下滑动轴承的数值计算理论，计算研究了气油两相流对滑动轴承部分静特性的影响．并通过经改装的ＭＰＶ－１５００滑动轴承试验机上的实验，对理论计算的部分结论进行了验证．     

滑动轴承内的磁场分布特性

为了研究在磁场影响下机电设备中径向滑动轴承的摩擦学性能,提出了在轴承润滑区内三维磁场分布的研究方法.以一套外加磁场滑动轴承实验装置为例,利用磁场有限元方法,计算了1/24和1/4对称结构中空气、铁磁以及油膜区域的磁场分布情况,分析了径向滑动轴承的磁场在润滑油膜区内沿径向、轴向和周向的分布特性,并分别研究了轴承宽度、轴承直径、轴承配合精度等结构因素以及轴承偏心对磁场分布的影响.结果表明,在轴承油膜区内的磁场分布是不均匀的,并且磁场分布随结构和偏心参数的改变而改变,在轴承端部有端部效应,在轴承偏心时存在聚集效应.     

考虑制造误差时滑动轴承转子系统动力学研究进展

通过对轴承非线性油膜力模型及油膜力的计算方法进行总结,综述了同轴度、粗糙度等制造误差以及流体温粘热效应对滑动轴承转子系统动力学特性的影响及其研究方法,指出了考虑制造误差时滑动轴承转子系统动力学的研究方向及其研究意义,对滑动轴承转子系统设计方面的研究工作也具有重要的参考价值.     

滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响。研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。     

Numerical study on the influences of preload factor on the properties of three-lobe journal bearing

The influences of preload factor on the characteristics of three-lobe journal bearing, such as dimensionless load capacity, attitude angle, stiffness coefficients and damping coefficients, were studied by using the numerical calculation. And the influences of eccentricity ratio and wide-to-diameter ratio on the characteristics of journal bearing were investigated as well. The results show that with the increasing of preload factor, eccentricity ratio and wide-to-diameter ratio, the dimensionless load capacity and damping coefficients increase; meanwhile, the absolute value of stiffness coefficients increases; and with the increasing of preload factor and eccentricity ratio and the decreasing of wide-to-diameter ratio, the attitude angle decreases. The study offers theoretical base for engineering application of three-lobe journal bearing.     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。