圆瓦滑动轴承油膜力近似解析模型

能够准确描述滑动轴承油膜力特性的数学模型是转子-轴承系统非线性动力学分析的基础和关键。该文针对圆瓦径向滑动轴承,基于周向动态Ⅱ油膜边界条件,利用分离变量法,将雷诺方程分解为类似长轴承模型方程和轴向压力方程,获得圆瓦轴承油膜压力分布近似解析表达式。通过对油膜域内压力进行积分,得到圆瓦滑动轴承油膜力表达式。基于该文提出的模型,研究了圆瓦轴承油膜压力分布,对比分析该文模型与长轴承、短轴承、有限差分法模型,结果表明该文模型能够在较宽长径比范围较准确地描述圆瓦轴承油膜特性。基于该文模型对刚性转子-轴承系统进行动力学特性分析,仿真结果验证了该文模型的有效性。     

固定瓦-可倾瓦滑动轴承转子非线性系统的动力特性分析

运用变分约束原理求解固定瓦–可倾瓦滑动轴承的非线性油膜力,根据油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时形成修正的Reynolds方程变分形式的有限元方程及其扰动方程,使其等价为变分不等式。运用八节点等参有限元方法,求解修正的变分形式的有限元及其扰动方程,计算了单块瓦坐标系下的油膜力,在几乎不增加计算量的情况下,使得单块瓦坐标系下的油膜力的Jacobi矩阵同时计算完成,并且具有协调一致的精度。通过组装技术得到固定瓦–可倾瓦滑动轴承的非线性油膜力,刚度和阻尼系数。运用Poincaré映射和Runge-Kutta方法得到固定瓦–可倾瓦滑动轴承支承的对称刚性转子系统的不平衡响应,分析轴瓦的支点位置和预负荷对转子的稳定性的影响,数据结果展现了固定瓦–可倾瓦轴承转子系统的周期解、倍周期解和准周期解等丰富复杂的非线性现象。     

汽轮机转子挠曲对可倾瓦轴承油膜特性的影响

针对大跨度汽轮机转子在运行中转子挠曲变化引起轴颈油膜振荡的问题,笔者建立了线支撑四瓦块可倾瓦滑动轴承油膜模型,分析了汽轮机运行中转子挠曲变化对线支撑可倾瓦轴承油膜特性的影响,得到了挠曲变化下油膜温度和油膜压力的变化规律.通过数值模拟计算,结果表明,随着汽轮机轴挠曲转角的逐渐增大,轴承油膜压力极值向轴颈内侧偏移,使油膜温度分布不均匀,造成油膜破裂,影响汽轮机组安全经济运行。     

水轮机可倾瓦轴承承载性能计算及试验研究

在我国大型水轮机组中,流体支承可倾瓦滑动轴承由于有更优的减振性能和承载能力,已广泛应用于水力机械中。为了探究其在实际工程中的承载性能,本文首先介绍其动力润滑原理,根据Reynolds方程及内-外层油膜流量平衡方程、Walther“黏-温”方程,建立了流体支承可倾瓦的油膜压力分布计算模型,基于MATLAB编程数值求解,结果表明内层动压油膜呈“双峰型”分布,静压层油膜在静压腔内为定值,并且在试验的各工况下轴瓦处于单侧浮动状态。对内径125 mm的三瓦流体支承可倾瓦滑动轴承研制了倒置式轴承试验台,并在不同工况下进行了油膜压力的测试,结果表明相比于外载荷,转速对轴承承载性能的影响更明显,在设计轴承时应优先考虑转速的影响。当轴承在较高转速工作时,油膜呈现较大的刚度,具有良好的承载性能,能满足水轮机组的使用性能要求。研究结果为流体支承可倾瓦滑动轴承的性能分析和优化设计提供一定的参考依据。     

基于主动电磁控制的滑动轴承-转子系统自激振动抑制数值仿真

本文以滑动轴承支承的柔性转子系统为研究对象,仿真模拟实际机组高速旋转时滑动轴承-转子系统的自激振动情况。首先,基于有限元法建立单圆盘转子动力学模型,轴承非线性油膜力模型采用短轴承油膜力模型,主动电磁控制采用闭环控制策略,通过PID控制器参数得到其等效的刚度和阻尼;然后,采用四阶龙格-库塔法求解转子系统动力学模型,通过对转子施加主动电磁控制抑制其发生自激振动,对比分析转子升速过程中未采用主动电磁控制和采用主动电磁控制时轴承处的振动变化情况。仿真结果表明:未采用主动电磁控制时,自激振动发生在约2倍的一阶临界转速附近,而采用主动电磁控制不但降低了过临界时的振动幅值,还有效抑制了自激振动的发生。     

旋转机械转子自动平衡仿真研究

介绍了一种自动平衡效果，并在建立非线性双盘转子动力学模型基础上，研究了具有强非线性油膜力转子系统的自动平衡方法，提出了无需系统辩识的坐标轮换寻优控制策略。通过理论分析和计算机仿真研究证明：在以轴承振动幅值平方和为控制目标函数的情况下，该方法对非线性转子系统的平衡具有较好的收敛性，且具有较高的平衡精度。     

Jeffcott转子在油膜力和气流力作用下的非线性研究

以Jeffcott转子系统模型为研究对象,结合非稳态油膜力模型,利用气流力模型对转子运动的非线性动力学特性进行研究.采用数值模拟技术,研究了转子系统的分岔和混沌特性.结果表明,随着转速变化,转子的运动呈现出分岔扣混沌现象,同时转子受油膜力影响较大,在一定转速下出现较大的半频分量,气流力对转子的影响较小.     

600MW汽轮发电机可倾瓦轴承损耗计算与试验研究

根据可倾瓦轴承的特点和热流动力润滑理论，开发了一套可倾瓦径向轴承热动力润滑计算的有限元程序。程序联立求解了润滑油膜的动压(雷诺方程)、油膜厚度、损耗等方程，描述润滑过程的特征。对枷600MW可倾瓦轴承进行了计算和分析，并对600MW汽轮发电机可倾瓦轴承的损耗进行了测量。结果表明，损耗的计算结果和测量结果基本吻合。     

旋转机械转子自动平衡仿真研究

介绍了一种自动平衡装置,并在建立非线性双盘转子动力学模型基础上,研究了具有强非线性油膜力转子系统的自动平衡方法,提出了无需系统辩识的坐标轮换寻优控制策略。通过理论分析和计算机仿真研究证明：在以轴承振动幅值平方和为控制目标函数的情况下,该方法对非线性转子系统的平衡具有较好的收敛性,且具有较高的平衡精度。     

转子-轴承系统小裂纹识别的HHT谱分析方法

针对低转速工况下转子-轴承系统小裂纹识别难的问题,提出Hilbert-Huang变换谱和边际谱分析的方法。分别建立刚性支承及轴承支承的裂纹转子模型,比较二者频谱差异,并采用四阶Runge-Kutta法求解重力占优背景下裂纹转子-轴承系统动力学方程;对时域信号进行经验模态分解,提取其IMF分量,计算各IMF分量的HHT谱及边际谱,并对无裂纹和小裂纹情况进行分析。结果表明,对于受非线性油膜力影响的裂纹转子-轴承系统,HHT方法能够很好体现裂纹刚度随时间变化的过程;通过EMD方法分解出的IMF分量,在小裂纹、低转速下对裂纹的变化有很好的敏感性,能有效识别转子-轴承系统的小裂纹故障。     

大型电动机径向轴承结构和性能分析

介绍了大型电动机径向轴承的常用结构型式,包括圆柱瓦、椭圆瓦、多油叶瓦、可倾瓦等,宽径比、间隙比、单位压力等主要设计参数及其选取范围。采用相同的轴颈、瓦宽和运行参数,对比分析了其流体动力润滑性能,油膜厚度、油膜压力、温度、失稳转速等主要性能参数可充分体现轴承性能的优劣。采用流体、固体、热三场耦合的分析方法,对电机轴承性能进行分析,能直观反映油膜压力和温度分布及瓦的变形。对于低速重载轴承,承载能力是首先要考虑的指标,而对于高速轻载轴承,稳定性则是首要指标。     

基于TFSI的冲击载荷作用下可倾瓦径向轴承热瞬态性能分析

为了研究可倾瓦径向轴承在载荷扰动下的瞬态行为,对瞬态油膜压力和温度分布采用TFSI(Temperature-Fluid-Structure Iteration)瞬态计算方法,建立三维油膜和轴颈及瓦块三维有限元模型。应用热流固耦合迭代求解方法,模拟汽轮发电机可倾瓦径向轴承在阶跃载荷冲击工况下热瞬态非线性响应过程。给出瞬态过程中油膜温度分布,最高温度、最小膜厚等参数的变化规律。认为瞬态过程中,油膜温度和膜厚变化量较大,油膜温度和膜厚响应有一定的超调量,瞬态过程中有可能因油膜温升过高或膜厚太小而导致失效。     

滑动轴承非线性动力特性的结构化表示方法

基于有限元法建立了轴承非线性油膜力求解模型。指出在轴颈位置固定情况下，轴承油膜力是转速和振动速度的线性函数。线性函数中包含的6个系数是轴颈偏心和偏位角的非线性函数，而这些系数可以通过文中建立的有限元模型获得。非线性函数关系采用结构化数据库和神经网络来表示。应用新模型可以非常方便地获得任意转速、位置和振动工况下的非线性油膜力。结合实例进行了分析，表明这种结构化表示方法可靠，物理意义明确。     

可倾瓦轴承全尺寸试验及润滑与振动性能研究

针对某在役百万千瓦级核能发电机用可倾瓦轴承瓦温过高的问题,给出了优化的轴承结构参数,并对两个不同参数的全尺寸三瓦可倾瓦轴承在动平衡试验机上同时进行了瓦块温度、油膜厚度、瓦块摆角等润滑性能及轴系振动性能试验,提出了基于瓦块自适应摆动特性的油膜厚度测试方法和瓦块摆角识别方法。结果表明:1号轴承相比2号轴承具有更好的润滑性能;利用瓦块随转子自适应摆动特性识别的油膜厚度相比理论结果具有较高的识别精度,同时依据试验膜厚信息识别的瓦块摆角相比理论结果具有较好的一致性;在振动性能方面,依据转子振动数据识别了转子的一阶临界转速及临界时轴承的综合刚度k_X、k_Y,其与理论综合刚度keq相比平均误差约50%。     

圆形可倾瓦推力轴承性能的理论分析

本文利用有限单元法联立求解了圆形可倾瓦推力轴承润滑油膜的一系列控制方程,编制出相应的润滑计算程序,并利用该程序对圆形瓦面油膜的性能特点及影响因素进行了较深入的探讨.     

圆形与扇形可倾瓦推力轴承的理论比较与温度场实测

本文利用热弹流理论模型及程序,分析了圆形与扇形可倾瓦推力轴承各自的特点;从润滑参数的场特征,瓦变形的影响,偏心支承范围等方面比较了它们的润滑性能.在40吨推力轴承实验台上进行了两种瓦面温度场的对比实验.这些工作为圆形可倾瓦推力轴承的应用提供了依据.     

660MW汽轮发电机组可倾瓦轴承温度异常分析

对某电厂汽轮发电机组的轴承布置特点进行介绍,特别对球窝枢轴可倾瓦轴承的结构特征进行详细分析,并针对该机组启动过程中发电机非驱动端这种新型可倾瓦轴承温度异常原因进行分析研究。通过改进轴承结构,使轴承易于形成润滑油膜,提高轴承稳定性,机组再次启动后轴承温度参数满足设计要求,为以后同类型汽轮发电机调试检修运行提供借鉴。     

9F燃气机组油膜涡动和油膜振荡的诊断及处理

对国内首台GE公司生产的9F单轴燃机发生在可倾瓦轴承上异常振动进行了介绍、分析和诊断。给出了引起汽机高中压转子油膜涡动和油膜振荡的定性原因分析，提出了增大油孔、减少轴承宽度等处理措施，振动故障得到治理。     

非线性油膜力和啮合力作用下 齿轮系统的振动特性研究

同时考虑非线性齿轮啮合力和非线性油膜力的影响,建立齿轮–转子–滑动轴承系统的动力学模型。研究2种强非线性因素的共同作用下,系统的非线性动态响应。研究结果表明：转速相对较低时,非线性啮合力对系统振动的影响较大;随着转速的升高,非线性油膜力对振动的影响逐渐增大,并出现“半频涡动”现象,而非线性啮合力的作用相对减小;在一定的转速范围内,“半频涡动”引起的频率成分的振幅甚至超过不平衡质量引起的1倍频的振幅。这是考虑非线性油膜力和非线性啮合力作用时得到的新的结论,这些结论是过去采用线性油膜力模型时难以得到的。