平面螺旋槽气体止推轴承压力场数值模拟研究

为了进一步了解平面螺旋槽气体止推轴承压力场的形成机理,对该种轴承的压力场进行了数值模拟研究.在对其压力场理论研究的基础上,建立了气膜压力场的数学模型.利用流体计算软件,对气膜压力场的分布进行了数值模拟研究.通过试验,表明气膜压力场的数值计算结果与试验值基本吻合,可以将该种数值模拟方法进一步引入到平面螺旋槽气体止推轴承的设计中.     

平面螺旋槽气体止推轴承的研究

本文介绍了平面螺旋槽气膜润滑我的计算方法,分析了不同参数对平面螺旋槽气体止推轴承承载能力的影响,实验结果证明了理论计算的正确性。     

平面螺旋槽动压止推气体轴承的设计

本文简要回顾了平面螺旋槽动压止推气体轴承理论设计的发展，对平面螺旋槽动压止推气体轴承的稳态特性进行了有限元数值求解，与经典设计选用数据对比进行了综合分析，提出了该形式轴承的设计准则。     

螺旋槽止推气体轴承承载能力的数值分析

运用Fluent流体计算软件,求解螺旋槽止推气体轴承气膜压力分布,将计算得到的承载力与文献结果进行比较,验证计算方法的正确性。分析螺旋槽槽数、螺旋角、槽深、槽长比及槽宽比对轴承承载力的影响。结果表明:在槽区气体因受到压缩存在高压区并因此形成承载力;随着槽数的增加承载力逐渐增大并趋于定值;而对于螺旋角、槽深、槽长比和槽宽比,均存在最佳值使承载力最大。     

含均压槽静压止推气体轴承的气膜特性

采用ICEM建立含均压槽的静压止推气体轴承的气膜二维计算模型,分析不同供气压力和气膜厚度下的气膜压力、速度分布,并计算不同供气压力和气膜厚度下的承载力和气体质量流量。结果表明:随着供气压力和气膜厚度的增大,均压槽内的气旋现象越来越明显;随着供气压力的减小和气膜厚度的增大,气膜压力趋近于线性分布;轴承的承载力随着供气压力的增大而增大,气体流量随着供气压力和气膜厚度的增大而增大。均压槽是影响气膜压力和速度分布的关键因素,而均压槽内的气旋现象是影响均压槽内部流场的主要原因之一,而随着气膜厚度的增大均压槽的这种影响会而逐渐减小。     

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。     

泵入型平面螺旋槽气体止推轴承气膜特性研究

采用CFD数值模拟方法研究气体润滑泵入型螺旋槽止推轴承内气膜的压力场和承载力等静态特性参数,分析台槽宽度比、气膜厚度和转速变化等参数对气膜承载能力的影响。数值计算结果表明,槽端密封区域的压力明显高于气膜内的其他区域,密封区的设计参数对承载力具有很大影响;随着气膜厚度的减小和转速的升高,气膜的承载能力逐渐增大,同时台槽宽度比在0.6~0.8范围内时承载力最大,最佳槽深与气膜厚度比接近于3.0,与经验设计值一致。     

考虑惯性力的高速螺旋槽止推轴承承载性能研究

通常在气体轴承相关计算中简化了雷诺方程,忽略了惯性力的影响。而当轴承转速非常大时,气体的惯性力影响增大,忽略惯性力会带来较大误差。建立考虑惯性力的高速螺旋槽气体止推轴承理论计算模型,采用有限元法求解雷诺方程,得到考虑惯性力时的气膜压力分布和轴承承载力,并分析转速变化时轴承承载力的变化。结果表明,高转速时气体的惯性力会显著降低轴承承载力。分析50 000 r/min高转速下各参数变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽深度及槽长比变化时,承载力均会出现极大值,且在出现极大值时惯性力的影响最大;随着气膜厚度增大,承载力逐渐下降,且惯性力的影响逐渐增大;随着螺旋槽数量增加,承载力逐渐增大,而惯性力的影响较稳定。分析转子轴线倾斜对承载力的影响,结果表明在相同转速及相同轴承参数下转子轴线倾斜时承载力略微增大。     

袋式阶梯瓦气体止推轴承的分析计算

利用有限元法求解可压缩流体雷诺方程，计算了袋式阶梯瓦气体止推轴承的工作性能，分析了不同结构参数对轴承承载能力的影响，通过计算实例说明，该种轴承具有与螺旋槽气体止推轴承接近的较高承载能力，值得推广应用。     

螺旋槽平面型线对水润滑螺旋槽推力轴承承载能力的影响

不同螺旋槽平面型线对螺旋槽推力轴承的压力场及承载能力会产生不同程度的影响.采用RNG k-ε湍流模型对具有不同螺旋槽平面型线的水润滑螺旋槽推力轴承润滑膜压力场进行了数值模拟,重点探讨了在不同转速条件下,不同螺旋槽平面型线对水膜压力场和承载能力的影响程度.结果表明:抛物线槽产生的压力峰值最大,螺旋线槽则具有最大的承载能力;与其它平面型线相比,螺旋线具有更稳定的压力分布,更适合水润滑螺旋槽推力轴承.     

带有圆周方向均压槽的静压气体止推轴承的气锤自激

通过开设均压槽,可以增加静压气体轴承的承载能力和刚度,但是如果气体轴承的均压槽等参数设计不合理,会出现一种振动现象——气锤自激振动,尤其是设计高压重载气体止推轴承时。针对常用的圆盘止推气体轴承,建立轴承活动件的动力学方程,再运用小扰动方法和流量连续性方程得到了气锤自激振动的稳定性判别方程。通过求解稳定性判别方程,发现供气压力越大,自激振动的倾向性越强;气膜间隙在一定范围内容易引起自激振动;节流孔直径越大,自激振动的倾向性越强;当止推轴承的外径和内径的比值比较小时,容易发生气锤自激。通过计算得到了不发生气锤自激振动的轴承设计参数,可用于高压重载气体止推轴承的设计。     

箔片式动压止推气体轴承的发展

本文简要回顾了箔片式动压止推气体轴承的发展历史.详细介绍了箔片式动压止推气体轴承的主要类型及研究状况.     

螺旋槽动压径向气体轴承承载特性研究

为研究螺旋槽动压径向气体轴承承载特性,运用SolidWorks软件建立其物理模型。基于气体润滑基本方程Navier-Stokes方程,推导出可压缩非定常雷诺方程式。应用CFD技术和流体动力学Fluent软件对气体润滑基本方程Navier-Stokes方程直接求解,得到轴承在不同转速条件下的压力分布,以及轴承承载能力随螺旋槽动压径向轴承结构参数和运行参数的变化规律。结果表明;螺旋槽气体动压轴承在偏心方向气膜厚度最小,压力相对其他区域较大,随着转速的提高,轴承的动压效应更加显著,使得最大压力值逐渐增大;随着槽长、槽深比、槽数等结构参数的增加,以及偏心率、转速等运行参数的增加,轴承承载能力增大;而随着半径间隙的增大承载力减小。研究结果为螺旋槽动压径向气体轴承的设计及优化提供理论依据。     

小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

介绍了计算流体力学软件 FLUENT 及其在气体轴承研究中的应用.针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于 FLUENT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用 FLUENT 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区.对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性.     

多数供气孔静压环形止推气体轴承的研究

多数供气孔静压环形止推气体轴承的研究一文,从气体轴承雷诺方程出发,采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法推导出了控制方程的有限元形式,并由控制方程的边界条件,采用有限元法求解了稳态雷诺方程,分析了不同参数对静压小孔气体止推轴承性能的影响。     

平箔动压止推气体轴承的试验研究

本文提出了一种新型结构的箔片止推动压气体轴承，搭建了多功能止推轴承试验台，并主要针对其承载力性能进行了初步的试验研究，试验轴承的外径为φ38mm，内径为φ16mm，在11000r/min的转速下获得的最大轴向承载力为44.1N。     

一种大型敞开式静压气浮止推轴承

介绍了一种大型敞开式静压气浮止推轴承的结构及节流器的结构类型,针对该轴承结构对其承载性能和静态稳定性进行了校核,最后对该轴承气浮面加工中的难点进行了介绍。     

考虑空化作用的液氢润滑人字形螺旋槽止推轴承动态特性数值研究

轴承内部的动压效应和高速旋转引起的温升会导致润滑介质产生空化,影响轴承的承载性能;转子轴向受力不平衡将导致止推轴承的间隙高度出现周期性变化,影响轴承的运行稳定性。为消除空化和轴承间隙变化对其性能的影响,使用商业软件FLUENT 2020R1,应用铺层动网格方法和修正后的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,针对在正弦振动间隙高度和润滑剂空化共同作用下液氢润滑的高速人字形螺旋槽止推轴承（HSGTB）的动态特性开展数值研究。结果表明：HSGTB的承载力、摩擦力矩、温度平均值随间隙高度振幅的增大而增大,随平衡间隙高度的增大而减小;当间隙高度振幅大于35μm时,HSGTB的摩擦转矩数值明显上升,当平衡间隙高度等于35μm时,HSGTB的承载力最小,因此实际运行中应该避开这些工况。     

透平膨胀机动压气体止推轴承的试验研究

将自行设计的复合式螺旋槽动压止推轴承应用在高速透平膨胀机上,对其在动压下的振动特性进行了试验研究。试验结果表明：在高速透平膨胀机上采用复合式动压螺旋槽止推轴承,转子运行平稳、振动特性良好,轴承与系统体现出较好的配合性能;一定压力下的辅助供气是全动气体止推轴承具有良好的起停性能的重要保证,对于透平膨胀机采用的全动压气体止推轴承,供气压力在0．1-0．2MPa之间。止推轴承的径向承载力不够是最终失稳的主要原因,可通过提高轴承的设计承载能力和合理选择叶轮及工作轮参数将轴向力控制在很小的范围内来提高轴承稳定性。