不对称三油腔动静压轴承设计及仿真验证

介绍了不对称三油腔动静压轴承的设计计算分为静压腔设计和动压面设计两步骤的设计思路。将静压腔的设计按四油腔静压轴承的设计公式计算;考虑到下油腔是动压面润滑油的来源,动压面的设计按包角为120°的径向滑动轴承设计公式计算,并建立了与设计手册中油膜压力变化规律相符的包角为120°径向滑动轴承的CFX有效模型。CFX模型边界条件修改后的仿真结果接近理论公式计算,验证了设计思路。     

基于有限差分法的动压气体止推轴承静态特性分析

利用有限差分法对刚性表面和柔性表面两种动压气体轴承的无量纲控制方程进行分析求解,得到了两种轴承在理想支承条件下的压力分布,并由压力分布计算了承载力和摩擦力矩;分析了结构参数对两种轴承静态特性参数的影响.理论分析结果表明:相对于刚性表面气体止推轴承,柔性表面气体止推轴承平台区域的压力分布更加平缓;当柔度较小时,柔性表面动压气体轴承的承载力与刚性表面相当;选取适当的结构参数,可得到理论上的最大承载力以及较小的摩擦力矩.     

气体涡轮流量计中动压气体轴承的研究

气体涡轮流量计主轴承大多采用油润滑的滑动轴承或滚动轴承,存在较大的局限性。采用螺旋槽气体轴承,设计了一种气体涡轮流量计。按最大稳定性的原则,利用MATLAB软件,系统地分析了在气体涡轮流量计中动压气体轴承的结构形式对其载荷及稳定性的影响,得到了气体涡轮流量计中动压气体轴承的可行工作范围。     

箔片轴承气弹耦合求解方法

气弹耦合求解是计算箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。提出一种简单的箔片动压气体轴承气弹耦合求解方法。该方法以简单弹性基础模型为基础,将气膜厚度控制方程代入Reynolds是方程,获得箔片动压气体轴承气弹耦合控制方程,运用有限差分法结合Newton-Raphson迭代法对气弹耦合控制方程进行求解。计算方法获得的轴承内部压力分布与文献结果吻合很好。该方法的优势在于,省略了除最底层的牛顿迭代之外的其他所有迭代过程,使迭代次数大大减少,从而使计算效率获得提高。     

一种有效的动压气体径向轴承承载力数值解法

考虑动压气体径向轴承中气膜压力变化小的特点,对润滑Reynolds方程的非线性项进行适当近似,得到线性Reynolds方程.利用有限差分法求解该近似Reynolds方程,得到动压气体径向轴承的压力分布,分析气体径向轴承性能,计算得出轴承承载力的大小,并与文献中的实验数据进行比较.与直接数值解相比,该数值解计算结果与实验数据吻合较好.     

动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数

采用偏导数法求解动压气体润滑Reynolds方程,给出动压气体轴承动态刚度和动态阻尼系数普遍适应的计算方法.进行有限元数值仿真,计算动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数,并重点研究轴颈扰动频率和不同轴颈扰动频率下的轴承静态载荷及轴承数对这些系数的影响.从理论上解释动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数与轴颈扰动频率的密切相关性.     

圆锥形螺旋槽气体动压轴承的数值分析

运用有限差分法对圆锥形螺旋槽气体动压轴承的静特性进行了数值计算,并对计算结果进行了分析.结果表明:螺旋槽能很好地实现气体轴承动压效应,螺旋槽的螺旋角、槽数、槽深比和槽宽比等对轴承的承载量都有不同程度的影响.     

轴向槽气体润滑轴承-转子系统非线性行为

基于非线性理论,分析了气体动压轴承-转子非线性动力系统的不平衡响应.建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型.运用微分变换法求解了动压气体润滑的Reynolds方程,得到了非线性气膜压力分布.运用分岔图、轨迹图、Poincaré映射图及频谱图研究了三轴向槽有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应.数值结果表明,系统的非线性行为包括周期运动、周期二运动、周期四运动、周期八运动及混沌运动等.     

用CFD方法研究具有通用膜厚方程径向轴承的动压特性

应用CFD软件FLUENT和COMSOL Multiphysics对具有通用径向方程的径向轴承建立有限元模型,并进行了三维数值仿真模拟,得到了动压径向滑动轴承内部的压力场分布,通过编程计算出雷诺边界条件下的承载力及相关参数。比较FLUENT和COMSOL Multiphysics的计算结果与数值分析的计算结果可知,对于具有通用型线方程的非圆弧轴承和圆轴承,FLUENT和COMSOL Multiphysics与数值分析计算的径向轴承动压特性一致,即非圆型线轴承的承载力大于圆弧型轴承的承载力,验证了通用膜厚方程理论的正确性。     

动压气体轴承-转子系统的分岔和混沌

基于非线性动力学理论,研究了气体动压轴承-转子系统的不平衡响应及分岔行为。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用有限差分法和逐次超松弛迭代法求解动压气体润滑雷诺方程;运用轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、频谱图和分岔图研究了有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应及分岔;数值模拟结果揭示了系统存在复杂多样的非线性现象,这对气体润滑轴承支承的实际轴承—转子系统的设计提供了理论依据。