流体动压滑动轴承优化设计(一)流体动压滑动轴承设计与最优化

一、设计理论的发展流体动压滑动轴承具有承载能力大、功耗小、耐冲击、抗振性好、运转精度高等突出的优点,所以在高速大功率机器(汽轮机、发电机、压缩机等),低速重载机器(轧钢机)以及高速精密机床(磨床)中都获得广泛应用,而且是机器中的重要部件。多年来,为提高机器的性能、寿命和可靠性,对流体动压滑动轴承的设计理论开展了广泛深入的研究。     

流体动压滑动轴承优化设计

建立了流体动压滑动轴承优化设计的数学模型，采用罚函数法设计了优化程序并提供了算例，对流体动压滑动轴承设计具有一定的实践意义。     

流体动压滑动轴承优化设计 (三)优化设计的数学模型

应用最优化方法求解机械工程中的设计问题,首先要根据设计问题的性质和特点将设计问题用数学的形式加以描述,即构造出优化设计问题的数学模型。然后选择适用的最优化方法对所构造的数学模型求解获得最佳方案。正确建立数学模型是优化设计的重要环节,它包括:设计变量的选择,目标函数的建立和约束条件的组成三个部分。鉴于机械设计中涉及的因素多、范围广、关系复杂,要写出描述设计问题的目标函数和约束条件的数学表达式,往往是有困难的。有时虽能写出表达式,其数学关系也非常复杂。流体动压滑动轴承优化设计数学模型的建立便是其中一例。     

流体动压滑动轴承优化设计 (四)圆柱轴承优化设计

在流体动压径向滑动轴承中,圆柱轴承构造简单、承载能力大,被广泛应用于各种旋转机械中。但是当转子的运转速度较高时,常常会发生油膜自激振荡现象,表明圆柱轴承的稳定性较差。在一定的工作条件下,如何选取轴承的参数,既能充分发挥轴承的工作性能,又能保证安全可靠,显然这是圆柱轴承设计所面临的重要问题。     

流体动压滑动轴承优化设计——(五)椭圆轴承优化设计

如图1所示,流体动压椭圆轴承由于在结构上轴与轴瓦1、2之间预置偏心e’,所以轴颈在载荷P作用下以角速度ω回转时,将在轴瓦1、2上分别形成油楔(图1b)。理论计算和实验分析中指出,椭圆轴承具有比圆柱轴承更好的稳定性,常用作高速转子的支承。     

汽轮机流体动压滑动轴承的优化设计

轴承是转子运转系统的关键零部件,相当于机械的关节.在机械设备的运转过程中,电机噪声、温度、振动等因素都会对轴承的使用寿命造成影响,而一旦轴承发生故障问题,将带来难以预料的严重后果.本文结合流体动压滑动轴承的影响因素,对汽轮机流体动压滑动轴承的优化设计进行探讨研究,为提升滑动轴承设计质量提供参考和借鉴.     

流体动压润滑(二下) 滑动轴承的性能计算和分析

二、动特性当轴颈受扰动(位移、速度)而偏离其平衡位置时(图23),油膜压力及其对轴颈的合力亦发生变化。当扰动微小时,这种变化可看成线性的,因此油膜在小扰动下的动特性可用若干个线性化了的刚度系数(力随位移的变化)及阻尼系数     

流体动压润滑(二上) 滑动轴承的性能计算和分析

讲座(一)已述及由Reynolds方程求解轴承中的压力分布,但求解压力分布还不是研究轴承性能的最终目的,最终目的在于由压力分布及其导数求得轴承的静特性、动特性,进而研究其稳定性,以为轴承设计服务。下面以油润滑径向滑动轴承为例进行性能计算和分析。     

流体动压润滑(三)——流体动压径向滑动轴承设计

滑动轴承是机器中的重要部件,用于支承轴、轮等零件作旋转运动。按承受载荷方向不同分为:①径向滑动轴承——承受径向载荷;②推力滑动轴承——承受轴向载荷;③径向推力轴承——同时承受径向载荷和轴向载荷。按液体润滑状态不同则分为:①流体润滑轴承     

基于Matlab的汽轮机流体动压滑动轴承的优化设计

针对汽轮机的实际要求,建立了汽轮机流体动压滑动轴承的多目标优化数学模型,并利用Matlab软件优化工具箱进行了模型的求解.计算结果表明,流体动压滑动轴承的综合性能得到了显著提高.     

动压径向滑动轴承有限元优化设计

本文介绍液体动压润滑径向滑动轴承的自动优化设计方法。它以有限元素法解雷诺方程作为数学模型,优化则使用共轭方向的极小化罚函数法。以摩擦功耗小或稳定性高为目标函数,在给定负荷条件下,求得槽台轴承的最优设计参数组合。构造了表征稳定性的目标函数。编制的程序具有通用性和灵活性。采取偏位角作为设计变量、免去解雷诺方程中的重复积分运算、以及优化过程中的近似分析法等有效措施,获得经济机时,以致不用传统的拟合法,而直接进行动压轴承的优化设计成为切实可行。     

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。     

齿轮箱流体动压滑动轴承的多目标优化

建立了流体动压径向滑动轴承优化设计的数学模型,借助Matlab优化工具箱,对齿轮箱径向滑动轴承进行了优化设计,结果表明该方法能够获得比常规设计更佳的设计参数。     

高速流体动压径向滑动轴承的润滑计算

本文对高速轻载,高速重载流体动压径向滑动轴承分别进行了热效应和热弹性分析及试验研究,给出了高速轴承不同承载情况下的轴承静特性的润滑计算方法。理论计算结果与试验数据具有较好的一致性。     

流体动压润滑(一)——流体动压润滑的理论

在用流体润滑的滑动轴承内会产生泵油作用,因而能形成流体动压润滑,这一现象实际上早巳在建立它的理论基础之前就已经在机器的运转中发生,可当时并没有被人们所发觉,直到1883年英国伦敦机械工程学会会员托瓦尔(BeauchampTower)在进行铁路车辆的滑动轴承试验中才偶然发现了这一现象。     

多目标野山羊算法的动压滑动轴承优化设计

野山羊算法结合不同的搜索策略,弥补了多个著名元启发式算法在解决优化问题中的固有缺陷。针对传统野山羊算法不能有效解决多目标优化问题,提出了多目标野山羊算法并应用于多目标优化当中。首先该算法在野山羊算法基础上提出了改进的多种群策略,提升了种群多样性;其次将该策略与提出的动态进化策略和领头羊派遣策略结合,进一步增强了个体之间的信息交流,防止算法局部收敛。再者将该算法与其他经典多目标优化算法比较,实验结果表明提出的算法在解决多目标优化问题中具有明显优势。最后将该算法应用到动压滑动轴承的多目标优化设计当中。     

流体动压润滑(四)——流体动压润滑轴承试验

流体动压滑动轴承试验不仅验证理论假设,更重要的是修正理论,推动理论和生产不断向前发展。流体动压滑动轴承试验,包括静特性试验和动特性试验两大类。所谓静特性是轴心处于静平衡线上旋转,而无外界激振的情况下,轴承的静态性能。相比之下,动特性则是轴心在外界激振力的作用下处于静平衡线附近旋转时轴承的动态性能。     

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。     

流体动压滑动轴承油膜刚度阻尼系数的研究

本文介绍了利用多频信号技术测定油膜刚度阻尼系数,并在同一试验台上采用机电耦合产生系统失稳,以评价测试结果准确度的新方法。用此方法获得了较满意的结果。     

液体动压径向滑动轴承的概率多目标优化设计

运用可靠性设计理论和优化设计技术 ,提出了液体动压径向滑动轴承的概率优化设计方法 ;建立了其概率多目标优化设计的数学模型 ;求解该模型 ,可得到总体最优的设计方案 ,使轴承在满足承载能力及强度要求条件下 ,功耗和温升最低 ,体积减小。