水润滑轴承水膜压力无线测试系统研究

为了深入研究水润滑轴承特性,需要了解轴承真实的水膜压力分布,而传统的滑动轴承润滑膜压力测试无法获得轴承全周水膜压力的连续分布,且采用集流环作为信号传输媒介,其成本较高、对输出信号干扰较大。针对以上不足,研究并设计了一种无线测试系统,可测量水润滑轴承全周水膜压力,并实时监测水润滑轴系的运转情况。介绍了测试系统组成,包括无线采集发射与接收装置、传感器与信号调理模块、测试软件及水润滑轴承试验台,最后应用此系统对八沟槽水润滑平面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果对比分析。结果表明,该测试系统实用性良好,可用于测试其他材料和结构的水润滑轴承的水膜压力。     

水润滑轴承刚度测试中磁力加载激振技术研究

针对水润滑径向轴承刚度测试中加载力和激励力的实现问题,研制了一套电磁径向加载激振装置,并在大长径比水润滑橡胶轴承刚度测试中得到应用。设计并制造了一个八极式电磁加载装置,构成四组电磁铁,通过PID技术实现装置的静态加载、正弦及冲击动态激励功能,并能对转轴实现小角度角位移控制;开发了一套磁力监测软件,试验验证了电磁加载装置的各项功能,将该加载装置安装在单轴承支承的正置式试验台中,识别的水润滑橡胶轴承的刚度值数量级为107N·m-1。结果表明:该磁力装置可实现静态加载以及谐波动态激振功能,此技术可用于水润滑径向轴承刚度测试。     

立式水润滑可倾瓦轴承-转子试验台设计*

第三代压水堆核电站中广泛采用的立式水润滑轴承技术是制约我国核电发展的关键点之一,因此建立立式轴承试验台进行相关试验有重要的工程价值。提出一种包含加载激励约束系统、供水密封系统、测量系统的立式水润滑可倾瓦轴承试验台设计方案;通过比较卧式轴承试验台和立式轴承试验台在加载时对于轴承约束的不同,给出适合立式轴承试验台的浮动轴承约束机构方案;按照相似准则对AP1000核主泵立式水润滑可倾瓦轴承进行缩比设计,在满足Summerfeld数、宽径比和间隙比要求的条件下,设计出适合试验研究的轴承试件。试验结果显示：研制的立式四瓦可倾瓦水润滑轴承试验台,能够实现试验轴承在不同转速和加载、激励工况下瓦面温度、供水压力、静载荷、水膜脉动压力、转轴涡动等的测量,运转状态稳定,可以满足立式水润滑可倾瓦轴承动静特性的研究要求。     

基于LabVIEW和L型加载的橡胶水润滑性能测试系统

目前专门用于研究橡胶水润滑性能的软件较少且功能不完善,且现有的橡胶水润滑性能测试系统存在加载方式复杂引起的各种不可预测结果,加载结构中的其他附件影响加载的大小,复杂加载方式导致橡胶原料耗费较大等不足。为满足橡胶水润滑性能研究的实验要求,设计一种基于LabVIEW的L型加载橡胶水润滑性能测试系统,并采用该系统对丁腈橡胶的水润滑性能进行研究。实验表明,该橡胶水润滑性能测试系统系统稳定,测试数据可靠,后期维护和添加功能方便,且L型加载方式具有结构简单、易于实现、成本低廉和节省实验原料的优点。     

具备温度感知的船用智能水润滑尾轴承设计及性能验证

提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4 ℃/min、末期升温速度为0~0.01 ℃/min、平稳运行时温度为29~33 ℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4 ℃/min、0.03~0.25 ℃/min、36~45 ℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。     

航空航天轴承润滑剂拖动特性试验机的研制*

为了研究在航空航天轴承工作条件下润滑剂的拖动特性,研制用于测试润滑剂拖动特性的试验机。介绍试验机的主体结构及其动力系统、加载系统、润滑系统、测量系统等的主要组成与功能,并对试验机的关键零部件进行分析验算,以保障试验机的可靠运行。在研制的试验机上进行验证性试验,与国外同类试验机试验结果进行对比。结果证明该试验机运行稳定,满足规定的功能要求,测得的试验数据较为准确、可靠,可以为航空航天系列轴承产品动力学分析和结构设计提供可靠的数据支持。     

水润滑艉轴承综合性能实验平台研究

为实现对水润滑艉轴承及其传动系统的综合性能测试,开发了一种水润滑艉轴承综合性能实验平台,设计了实验平台测试方案,并对其重要部件进行了结构设计和动力学分析,结果表明其结构不会发生共振。该实验平台能模拟水润滑艉轴承及其传动系统的复杂工况,在线检测水润滑艉轴承工作转速、转矩、温度、摩擦特性、水膜压力分布、轴心轨迹、噪声、水膜的动刚度系数和阻尼系数等各项参数,为建立水润滑艉轴承系统实验与评价体系,掌握水润滑摩擦副的承载、失效机理与演化规律、摩擦学性能与动态服役行为等关键科学问题提供实验条件。     

水润滑轴承水膜压力无线测试系统标定方法

为了通过试验获得准确的水润滑轴承水膜压力,深入研究轴承特性与润滑机理,针对已有水膜压力无线测试系统,提出了系统标定方法并给出了标定结果的应用实例。首先,介绍了水膜压力无线测试系统及压力传感器的结构与参数;然后,详细阐述了无线测试系统的标定方法、标定条件、标定步骤以及数据处理算法,并在标定实验台上对已有系统进行标定实验;最后,将标定结果及测试系统应用到八沟槽水润滑橡胶轴承水膜压力的测试中。试验结果表明,该无线测试系统标定方法可行、标定结果可靠。     

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。     

基于LabVIEW的轴承试验机测控系统设计

设计了基于Lab VIEW的轴承试验机测控系统,实现了对轴承温度、振动、系统压力、加载载荷等试验数据的实时采集、处理、分析、记录及保存,并可对试验机主轴转速、加载载荷、润滑温度等进行精确控制,同时具有互锁、报警、急停等一系列保护功能。试验结果表明:基于Lab VIEW的轴承试验机测控系统具有运行稳定可靠、控制精度高、系统操作简单等优点。     

偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别方法

为了解决偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别问题,建立水润滑轴承的两支点分布式动力学模型,提出水润滑轴承分布式动特性参数的识别方法,并验证该动特性识别方法的可靠性。通过仿真试验,引入加载和位移信号扰动对轴承分布式动特性参数识别的精度进行分析,开展偏载水润滑轴承分布式动特动特性试验。结果表明：随着激振力振幅扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差线性增加;激振力相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;随着位移幅值扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差增加;位移信号的相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;若要求刚度和阻尼的识别误差小于10%,则激振力和位移信号的扰动幅值应小于10%;若要求刚度和阻尼的识别误差小于20%,则这2个信号的扰动相位扰动偏差应小于1°。     

Influence of Particles on the Loading Capacity and the Temperature Rise of Water Film in Ultra-high Speed Hybrid Bearing

Ultra-high speed machining technology enables high efficiency, high precision and high integrity of machined surface. Previous researches of hybrid bearing rarely consider influences of solid particles...     

水润滑轴承加载装置动态磁热耦合机理研究

针对水润滑轴承动态试验研究中电磁加载装置发热以及电磁力不稳定等现象,为了给轴承研究提供准确载荷,对电磁加载装置动态下的磁热耦合机理进行研究。首先建立了电磁加载装置能量损耗数学模型,对能量损耗进行理论分析;其次,构建了电磁加载装置物理模型,进行磁热耦合仿真分析,得到了磁感应强度、铜损耗以及铁损耗的变化规律;最后,进行电磁加载装置能量损耗试验。研究结果表明：动态下电磁力不稳定的主要原因是加载装置存在能量损耗,且以铜损耗与铁损耗为主;能量损耗与轴转速、加载装置激励电流以及初始温度有关,在激励电流1～3 A、转速0～1 800 r/min以及温度22～50℃工况下,电磁力试验值与仿真值最大误差为4.7%。     

无轴泵喷推进器水润滑轴承间隙流水动力设计与试验

针对无轴泵喷轮毂布置式水润滑支撑/推力轴承的敞水自润滑结构,以桨叶做功后产生的高速高压流场为输入来设计轴承的润滑和冷却流动通道,形成一体化支撑/推力轴承的自循环润滑方案.鉴于桨叶水动力与轴承间隙流的耦合影响作用,提出了两者迭代的设计方法,建立了桨叶与轴承间隙水动力耦合计算模型,实现了无轴泵喷轴承间隙流量的定量计算与分析...     

水润滑塑料合金轴承的弹流润滑分析

建立水润滑塑料合金轴承的数学模型,对水润滑条件下塑料合金轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,讨论转速和载荷对水润滑膜压力和膜厚的影响。结果表明:在水润滑条件下,转速对水润滑膜的压力影响不明显,而膜厚及最小膜厚随转速的增大而明显增大;随载荷的增大,压力峰值有明显增大,而在入口区压力随载荷增大而减小,膜厚及最小膜厚随载荷增大而减小。     

动静压轴承支撑高速主轴系统基本性能分析

以高速主轴水润滑动静压轴承为基础,在双动静压轴承支撑主轴系统实验平台上,分析转速、供水压力、载荷等基本运行参数对系统基本性能的影响,并采用不平衡轴承质量法识别了系统支撑轴承的动特性系数。结果表明:轴承-转子系统静态刚度随供水压力和载荷的增大而增大;流量随供水压力升高而增大,而随转速变化较小;利用不平衡轴承质量法识别系统支撑轴承的动特性系数与理论一致性。     

水润滑塑料合金轴承数值分析的多重网格法

由于水润滑塑料合金轴承的特殊性：带有纵向的沟槽和轴承衬(塑料合金)弹性模量低，以及弹流润滑的计算比较复杂，将多重网格法引入到水润滑塑料合金轴承的弹流润滑计算之中，成功地实现了数值解，为其理论研究奠定了基础。