3D Two-way coupled TEHD analysis on the lubricating characteristics of thrust bearings in pump-turbine units by combining CFD and FEA

The thermal elastic hydro dynamic(TEHD) lubrication analysis for the thrust bearing is usually conducted by combining Reynolds equation with finite element analysis(FEA). But it is still a problem to conduct the computation by combining computational fluid dynamics(CFD) and FEA which can simulate the TEHD more accurately. In this paper, by using both direct and separate coupled solutions together, steady TEHD lubrication considering the viscosity-temperature effect for a bidirectional thrust bearing in a pump-turbine unit is simulated combining a 3D CFD model for the oil film with a 3D FEA model for the pad and mirror plate. Cyclic symmetry condition is used in the oil film flow as more reasonable boundary conditions which avoids the oil temperature assumption at the leading and trailing edge. Deformations of the pad and mirror plate are predicted and discussed as well as the distributions of oil film thickness, pressure, temperature. The predicted temperature shows good agreement with measurements, while the pressure shows a reasonable distribution comparing with previous studies. Further analysis of the three-coupled-field reveals the reason of the high pressure and high temperature generated in the film. Finally, the influence of rotational speed of the mirror plate on the lubrication characteristics is illustrated which shows the thrust load should be balanced against the oil film temperature and pressure in optimized designs. This research proposes a thrust bearing computation method by combining CFD and FEA which can do the TEHD analysis more accurately.     

基于鲁棒性小波包峭度图的滚动轴承故障诊断

由于基于小波包变换滤波器的设计方法仍然是采用基于样本四阶矩的谱峭度,因此在实际应用中可能会存在非鲁棒性等问题。在此基础上定义了具有鲁棒性的谱峭度系数,提出了基于小波包变换的具有鲁棒性的峭度图算法。滚动轴承的实测信号验证了所提出的方法不仅能够真实地反映谱峭度大小,而且能够准确过滤出故障瞬态冲击成分,有利于基于包络谱分析轴承故障特征频率检测,说明其具有较好的应用前景。     

基于稀疏分解的轴承双冲击特征提取

旋转机械的轴承部件出现裂纹或凹坑时,会产生稀疏的双冲击信号,在故障早期时,双冲击信号会发生混叠现象。在稀疏分解过程中,传统的高斯最大原则无法准确提取故障信号原子。笔者通过分析冲击类故障双冲击信号的特点,研究双冲击混叠时时频因子与双冲击间隔之间的关系,构造冲击信号最优邻域,并提出一种邻域正交匹配追踪算法。在每次迭代中选取内积最大原子周围的部分原子组成子框架,计算振动信号在当前框架下的表示,再进一步计算残差信号,并进行下次迭代,直至满足迭代终止条件。通过仿真试验和故障实例分析发现,该方法能避免过匹配现象,并准确提取双冲击成分,从而计算出双冲击信号的时间间隔,对故障程度进行判定。     

计入温黏效应的高速径向动压轴承特性分析

以高速径向动压轴承为研究对象,分析温黏效应对油膜静、动态特性的影响;通过联立求解二维雷诺方程、能量方程和温黏方程,得到油膜压力分布、温度分布和黏度分布,进而求出承载力、摩擦力等静特性系数和刚度系数、阻尼系数。计算结果表明,油膜温度由入口处沿周向上升,在破裂边前达到最大,温度沿轴向变化不大;计入温黏效应,油膜偏位角增大,承载力、摩擦力和侧泄量均减小,且随着转速升高和偏心率增大,变化趋势愈加明显;计入温黏效应,油膜动特性系数明显减小,且转速越高、偏心率越大影响越显著。     

冲击滑动条件下MoS2固体润滑薄膜的磨损

为了减少和避免滚动轴承保持架与套圈接触表面的冲击滑动磨损,Mo S2等固体润滑膜被广泛用于轴承保持架表面和套圈引导面的润滑改性。为研究冲击滑动条件下Mo S2固体润滑薄膜的摩擦磨损特性,在自制的冲击滑动磨损试验装置上,在干摩擦及油润滑条件下对9Cr18轴承钢表面制备的Mo S2固体润滑膜进行不同冲击频率、冲击力和滑动速度下的摩擦磨损试验。结果表明,Mo S2固体润滑膜的失效模式主要受润滑状态和冲击力的影响,随着冲击力及冲击频率的增加,Mo S2固体润滑膜表面摩擦力矩增大,且油润滑比干摩擦下摩擦力矩显著减小;黏结工艺加工的冲击试样表面失效以疲劳裂纹及剥落为主,喷涂工艺加工的回转试样则展现出稳定的表面磨损。     

基于弹流理论的风电主轴承润滑状态分析

基于Hertz接触理论,对联合载荷作用下滚子-滚道进行接触分析,同时基于弹流润滑理论,建立风电主轴承润滑状态理论分析模型;以某型兆瓦级风电主轴承为例,采用该模型研究其极限工况下滚子-滚道接触载荷和接触应力分布、最大受载滚子沿素线方向的接触应力和接触载荷分布以及滚子-滚道接触处平均速度,并分析其在极限载荷工况下的润滑状态。结果表明:由于滚子端部应力集中,油膜沿素线呈现两端薄、中部厚特征;滚子-滚道沿素线油膜厚度与接触表面粗糙度处于同一数量级,接触表面质量对润滑状态有重要影响;改善轴承的润滑状态可从轴承结构、润滑参数及加工质量等方面入手。     

镀锡钢板表面光泽度轧制转印控制

三类高档冷轧钢板产品——印铁镀锡钢板、涂装汽车面板、装饰装潢钢板对视觉美观性的要求,关乎钢板表面微观形貌的光物理效应,具体表现为色彩特性、反光特性、粗细特性、映像特性、均匀特性和轮廓清晰度等。针对其中印铁镀锡钢板表面视觉美观性要求,将用户需求指标化并定量化镀锡钢板表面光泽度控制目标值,根据光泽度测量原理建立金属表面光泽度理论计算模型,并经批量工业生产试验实测数据验证光泽度理论模型的正确性后,研究揭示钢板表面微观形貌对表面光泽度的影响机制,获得钢板表面微观形貌参数R_a值和P_c值对表面光泽度的影响规律。应用光泽度计算模型将用户要求的光泽度控制目标进一步转化为镀锡钢板生产中可控的R_a值和P_c值的控制目标,并针对某条国内最先进DI材镀锡钢板连续生产线,研究提出镀锡钢板表面光泽度控制的工艺方法和技术,投入长期生产稳定使用后使产品的光泽度质量完全满足了用户的严格要求,创造了显著的经济和社会效益。     

基于确定压缩采样的矢量水听器阵列舰船目标方位估计

使用较少的硬件电路和计算量实现高分辨率的目标方位估计一直是海域防御系统具有挑战性的研究工作。本文将压缩感知理论应用于矢量水听器阵列,利用确定测量矩阵建立了确定压缩采样的矢量水听器阵列（deterministic compressive sampling vector hydrophone array,DCV）结构,并将其与改进的多重信号分类算法（modified multiple signal classification,MMUSIC）相结合,提出了确定压缩采样的矢量水听器阵列的MMUSIC（DCV-MMUSIC）算法。将该算法用于相关或非相关模拟舰船目标的方位估计,通过对算法的可行性、高分辨能力和改变测量次数、信噪比和快拍数等多种仿真,得出该算法可以在低信噪比和小快拍下对舰船目标进行方向估计,并且具有使用硬件电路少、计算量低和估计偏差小等优点。又将其用于实际商船目标的方位估计,得到了较好的方位估计性能。     

热轧铝板带分段冷却闭环控制策略

针对目前热轧铝板带凸度控制存在的问题,建立以轧辊温度在线测量为基础的分段冷却闭环模糊控制系统。以简单的测量设备和控制方法,代替昂贵复杂的板带凸度控制机构。用实际轧制数据训练自适应PSO-BP神经网络,并用训练完成的神经网络依据目标板带凸度得出轧辊温度预设定模型;依据操作人员的经验以及理论分析结果,设计分段冷却模糊控制规则,形成分段冷却闭环控制系统,达到控制板带凸度的目的。经在某厂二辊可逆热轧上的应用,结果表明:轧辊温度偏差量可控制在±4℃内;铝板带纵向各处的凸度95%以上可控制在目标凸度(20~40μm)范围内。该方法充分发挥了分段冷却系统对板带凸度的控制能力。     

基于拟动力学的航空发动机主轴滚子轴承热弹流润滑分析

以D1842926航空发动机主轴滚子轴承典型工况为算例,基于拟动力学分析结果,获得滚动体与套圈之间的接触微区运动和受力状态,分别用Hamrock-Dowson(H-D)拟合公式,Wilson-Sheu(W-S)热修正公式和热弹流数值法得到最小膜厚,并与试验测试数据进行了对比,结果表明,H-D最小膜厚误差非常大,W-S热修正最小膜厚比H-D误差要小,但误差仍在40%以上,文中数值结果与试验数据较为一致,误差10%以内;对比不同速度下三种算法的最小膜厚分布,低速时三者较为一致,随着速度的提高,H-D最小膜厚误差越来越大,而W-S最小膜厚在速度增大到一定程度后反而降低;随着径向载荷的增大,润滑膜压力增大,膜厚减小,两端的压力略高于中间;随着转速增大,润滑膜膜厚增大,压力基本没有变化。