错位浮环轴承流体动力特性的边界元分析

采用边界元方法，对错位浮环轴承的流体动力特性进行了分析，得到了错位浮环轴承轴颈表面、轴承表面及浮环内外表面的压力随偏心率的变化而变化的规律，同时对各种偏心率下的流场和摩擦损耗进行了分析。     

六叶错位浮环轴承流体动力学特性的研究

多油叶轴承比单油叶轴承稳定性好,但摩擦损耗较大。为了克服这一缺点,在多油叶轴承和轴颈间加入一个浮环,从而达到提高承载能力、减少摩擦损耗的效果。采用流体力学边界元方法计算了六叶错位浮环轴承的流体动力学特性,得到了几种不同偏心率下,润滑区域内的流场分布、轴瓦表面的压力分布及浮环表面的压力分布;并对无浮环的六叶错位轴承与六叶错位浮环轴承的内摩擦损耗进行了比较。     

四叶错位浮环轴承流体动力特性的边界元分析

和单油叶轴承比较,多油叶轴承稳定性好,旋转精度高,但承栽能力低,摩擦损耗大。为了克服多油叶轴承的缺点,在多油叶轴承和轴颈间加入一个浮环,从而达到提高承栽力,减小摩擦损耗的效果。利用边界元方法计算了一类多油叶浮环轴承——四叶错位浮环轴承的流体动力特性。     

复杂形状浮环轴承流体动力特性的边界元分析

为了增加多油楔轴承的稳定性和弹性支承作用,设计了一种多叶复杂形状的浮环轴承.并利用边界元方法计算了这一复杂形状浮环轴承的流体动力特性.计算结果表明,边界元方法对于处理加浮环的复杂形状轴承的流体动力特性具有方便、快捷、计算精度高和使用计算机内存少等优点.     

六叶柱形浮环轴承流体动力学特性的边界元分析

采用边界元方法对六叶柱形浮环轴承润滑剂的流体动力学特性进行了研究,得到了六叶柱形浮环轴承润滑区的流场分布、轴瓦内表面上的压力分布及浮环外表面的压力分布. 对几种偏心率下六叶柱形浮环轴承的数值计算结果进行了比较分析,得到几种偏心率下六叶柱形浮环轴承压力随偏心率的变化规律.结果表明:与无浮环轴承相比,在各种偏心率下,多叶浮环提高了轴承的稳定性,内摩擦功耗减少,可延长轴承的使用寿命.采用边界元方法分析多油叶复杂结构的浮环轴承流体动力学特性问题是非常方便有效的.     

错位浮环轴承稳定性的边界元分析

为了提高轴承的稳定性,将增加浮环和改进几何形状两种方法结合起来,设计了错位浮环轴承,并采用边界元方法,研究了在各种偏心率下错位浮环轴承的稳定性,得到了错位浮环轴承的轴颈表面、轴承表面及浮环内外表面的压力随偏心率的变化而变化的规律。结果表明,在各种偏心率下,错位浮环轴承提高了轴承的稳定性,与错位轴承相比,错位浮环轴承减少了内摩擦力,为减少磨损提供了有利条件。     

油孔数量对浮环轴承润滑特性的影响

不同油孔数量会改变浮环轴承油膜润滑特性,从而影响转子的振动特性及稳定性。基于流动连续性方程与轴承润滑理论,推导浮环轴承油膜控制方程,揭示油孔数量与浮环轴承润滑特性之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器浮环轴承为例,构建浮环轴承有限元模型,基于计算流体力学方法分析油膜润滑特性,研究不同油孔数量对浮环轴承最大压力、油膜承载力及动力学特性系数的影响。结果表明：浮环油孔数量从2增长到8,内外油膜最大压力、外油膜承载力及油膜动力学特性系数下降,内油膜承载力上升;内油膜承载力在油孔数量为2时随着转速的上升而逐渐下降,在油孔数量为4时无明显变化,在油孔数量为6、8时随着转速的上升而上升;随着转速的上升,油孔对承载力的影响逐渐上升,而对最大压力及动力学特性系数的影响逐渐减小。     

内螺纹织构深度对涡轮增压器浮环轴承油膜动态特性的影响

浮环轴承内螺纹织构深度会改变织构区域油膜厚度,导致浮环轴承油膜动态特性变化,从而影响涡轮增压器转子-轴承系统运行稳定性以及工作寿命。基于流体润滑理论,推导含表面织构的浮环轴承油膜控制方程,揭示内螺纹织构深度与浮环轴承油膜特性之间的关系。以某型涡轮增压器浮环轴承为例,分析内螺纹织构深度对轴承油膜最大压力、油膜承载力、刚度、阻尼等的影响。建立浮环轴承双油膜润滑分析流体动力学模型,利用CFD方法对油膜动态特性进行分析,研究织构深度从6 μm增至12 μm时的油膜特性。结果表明：在轴颈转速1×103~2.1×105 r/min范围内,随着织构深度的增加,油膜最大压力、内外油膜承载力、刚度阻尼系数呈现先增大后减小的趋势;在转速超过1×105 r/min后,织构对油膜动态特性系数提升更明显;与无织构轴承相比,织构深度为8 μm时,油膜承载力、刚度阻尼等动态特性提升最大。研究表明,在合适的织构深度下,织构可以改善油膜特性,提升轴承的运转稳定性,延长工作寿命。     

浮环轴承稳态热流体动力润滑分析

环速比是影响浮环轴承静动特性的关键运行参数,大量试验数据表明浮环轴承环速比与工作转速的呈强烈的非线性关系,而理论对环速比的预测还存在较大偏差,针对该问题,建立了浮环轴承的稳态热流体动力润滑润滑模型,计算了典型工况下轴承的动静特性参数,研究了等温、导热和绝热情况下环速比、温升、功耗和偏心率等关键参数随转速的变化规律,分析了浮环材料对环速比的影响,探讨了传统环速比解析计算公式的适用范围.研究发现：等温模型在大部分转速范围内均严重高估了环速比,而基于导热模型的计算结果与试验结果吻合良好,随着转速的升高,理论和试验结果均显示环速比先急速上升后逐渐下降,在中高转速下内外膜的黏度差异和热变形是环速比快速下降的两个重要因素,同时,使用高热膨胀系数材料的浮环会导致环速比进一步降低.因此,热效应是浮环轴承设计过程中必须要考虑的因素.     

浮环弹性变形对浮环轴承润滑特性的影响

采用有限差分法联立求解内、外油膜的Reynolds方程、膜厚方程和浮环弹性变形方程,到在不同转速和偏心率下浮环的弹性变形量,研究浮环弹性变形对浮环轴承润滑特性的影响。结果表明:随着转速和偏心率的增加,浮环弹性变形量逐渐增加;浮环弹性变形降低了内油膜的承载力、端泄流量和摩擦功耗,增加了外油膜的承载力、端泄流量,但对外油膜摩擦功耗影响较小。     

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明：油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。     

液体动压径向滑动轴承供油压力对动静特性的影响

研究了供油压力对液体动压径向滑动轴承动静特性的影响。运用有限差分法和适当的边界条件，计算得出有无供油压力情况下，轴承的动静特性参数，并对计算结果进行分析比较。结果表明：供油压力是分析液体动压径向滑动轴承动静特性的一个不可忽略的因素。     

螺旋槽流体动压滑动轴承数值分析

对螺旋槽流体动压滑动轴承进行了研究。由于圆弧形油腔斜置,为计算准确在斜坐标系下推导出了雷诺方程、油膜厚度方程和速度方程的有限差分公式。运用有限差分法,对轴承的承载力、压力和流体质点的流动轨迹等进行了数值分析,对计算结果进行了讨论。结果表明：螺旋形油楔很好地实现了冷热油的分流,避免了润滑油的反复加热,导致轴承承载力降低;偏心率和螺旋角对油膜压力有不同程度的影响。     

浮环轴承内油膜变偏心率与恒偏心率润滑特性对比分析*

目前对浮环轴承油膜特性的研究,主要基于偏心率对油膜压力及最小油膜厚度的影响,未能反映真实的油膜边界运动。利用计算流体力学的方法,实现浮环与轴颈之间的内油膜边界运动;建立轴颈-浮环之间内油膜润滑部位的流体域模型,研究多相流变偏心率下浮环轴承的油膜特性。结果表明：考虑变偏心率下的仿真计算结果更能反映真实的油膜润滑特性;最大油膜压力在恒定偏心率与变偏心率下均随着转速的升高而增大,最小油膜厚度在恒定偏心率下随着转速的增加保持不变,在变偏心率下随着转速的增加而减小;最大油膜压力与最小油膜厚度在变偏心率影响下变化更明显,为浮环轴承的优化设计提供了理论依据。     

ISG型混合动力系统滑动轴承液体动力润滑性能探讨

建立了包括滑动轴承、机电耦合轴和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统轴承液体动力润滑性能进行分析,分别计算了一个工作周期内不同混合动力工况和不同电机功率情况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.计算结果的分析表明,混合动力工况改变和电机功率的增大不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.     

压裂泵滑动轴承流体动压润滑性能研究*

压裂泵的十字头滑履与导板间隙、供油流量和油压等关键参数,目前主要通过工程经验进行调节,缺乏科学依据,易致导板磨损和烧瓦,严重影响压裂泵服役寿命。针对以上问题,建立3500HP压裂泵的轴瓦、轴承间隙及润滑油组成的流体力学系统,利用计算流体力学软件Fluent进行滑动轴承的流场分析,考察润滑油黏度、轴瓦间隙、润滑流量、润滑油压对压裂泵用滑动轴承的影响。结果表明：随着滑履与导板间隙的减小,导板的形变与应力会增大,最优导板间隙为0.5 mm左右;增大供油流量会使导板的形变与应力降低,供油流量最好不低于2.2 L/min;增大供油黏度会使导板的形变与应力变大,在0.2~0.4 Pa·s范围内供油黏度越小越好;随着供油油压的增大,导板的形变与应力增加显著,当油压大于4 MPa时,导板的应变与应力呈现指数级增大,当供油油压为3 MPa时,导板的形变与应力达到最小值。