柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空 穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据.     

基于进化算法的液体动力润滑轴承优化设计

采用Matlab语言,分别运用改进型粒子群算法和基本粒子群算法,在最大限度满足液体动力润滑径向滑动轴承的承载量系数值,以达到滑动轴承承载能力的条件下,对内燃机径向滑动轴承进行了优化设计,计算机仿真结果表明:采用改进型粒子群算法优化的轴承孔直径、轴径直径、轴承宽度、承载量系数等优化参数效果最好,符合实际工艺要求,且滑动轴承承载能力最强。改进型粒子群算法优化结果明显优于基本粒子群算法的优化结果,从而表明了改进型粒子群算法应用于内燃机问题的优化求解切实可行。     

脂润滑特大型双列四点接触球轴承结构参数优化

建立以基本额定动载荷、基本额定静载荷和摩擦力矩为优化目标的脂润滑特大型双列四点接触球轴承的优化设计模型,提出了考虑低速摆动、轴承材料、润滑状态和可靠性等因素的精确轴承疲劳寿命计算公式,并以某一型号特大型双列四点接触轴承为例,通过多目标遗传优化算法进行优化设计。结果表明:采用该模型进行轴承结构参数优化设计,既能满足轴承的承载能力,又能提高轴承的寿命,同时能减小轴承的摩擦力矩。     

球冠形复合钻头滑动轴承优化设计

球冠形复合钻头滑动轴承结构是一种新型的钻头轴承结构,目前还没有相关文献对其力学行为进行深入的研究。为此,利用Ansys有限元分析软件,建立了球冠形复合钻头滑动轴承的三维模型;其次通过接触有限元求解计算,对比分析了球冠形与圆柱形两种滑动轴承接触压力分布大小与规律;最后以球冠半径为设计变量、峰值接触压力为目标函数,建立了球冠形复合钻头滑动轴承的优化设计模型。优化结果表明:相比优化前峰值接触压力降低了50.6%,von Mises峰值应力降低了17.7%。优化后的接触压力分布更合理,能有效的提高轴承的使用寿命和工作可靠性。     

汽轮发电机径向滑动轴承性能研究

基于流体动压润滑理论,计入温粘关系和紊流效应,对汽轮发电机滑动轴承性能进行了理论研究。针对汽轮发电机滑动轴承结构,开发了适于工程应用的多种汽轮发电机用轴承性能计算程序。对汽轮发电机径向滑动轴承进行了计算,分析了轴承静动特性和稳定性参数,并验证了计算结果的可靠性。     

基于轴系稳定性分析的滑动轴承优化设计

滑动轴承的设计是转子系统设计的关键问题。滑动轴承结构参数对整个轴系的稳定性能影响十分显著。在分析研究轴系模型的基础上,从转子动力学有限元法和遗传算法理论出发,以轴系对数衰减率为目标函数,以轴承宽径比和相对间隙为设计变量,进行滑动轴承的结构优化设计。在优化中考虑了滑动轴承与转子间的相互耦合作用,并采用遗传算法进行优化,避免陷入局部最优解,从而达到全局优化的目的。对某轴系滑动轴承进行了优化设计,结果显示轴系稳定性得到明显提高,表明这种方法是切实可行的。     

滑动轴承运行模态参数理论分析及试验验证

滑动轴承的模态参数是其状态监测的重要指标,而轴承表面的磨损、润滑条件以及工作条件对轴承的模态参数有很大影响。为有效监测滑动轴承运行模态参数从而实现其早期故障检测,建立滑动轴承动力学模型并用复模态分析方法提取出系统的模态参数,研究滑动轴承的润滑油与轴承表面的作用诱导高频振动的机制,分析转速、载荷和润滑剂黏度对模态参数的影响,并进行实验验证。结果表明:轴承的润滑对于系统的高频振动有很大的影响;油膜刚度较高时,受润滑影响的模态阶数较少,并且转速的提高会导致固有频率先升高后降低;高频带范围内随着载荷增大振幅增大,低频带内润滑剂黏度增加模态频率降低。     

液体动力润滑径向滑动轴承可靠性设计

本文在现行液体动力润滑径向滑动轴承设计方法的基础上,将承载量系数及影响该系数的轴承数当随机变量处理。提出了在给定承载量系数允许值的条件下,液体动力润滑径向滑动轴承的可靠性设计方法;推导出了轴承间隙的计算公式。进行了实例计算。     

考虑不同加速工况的滑动轴承的启停性能分析*

滑动轴承的摩擦磨损主要发生在启停阶段。为了研究启停工况下的滑动轴承的摩擦学性能,建立一种面向径向滑动轴承的混合润滑数值分析模型。采用质量守恒边界条件的雷诺方程求解流体压力,采用Greenwood和Tripp接触模型预测固体表面接触,而通过Johnson载荷分配概念将润滑模型和接触模型联系起来,从而实现对滑动轴承在启停工况下从混合润滑过渡到动压润滑的摩擦学行为分析。利用该模型,研究轴承系统在启停阶段从边界润滑、混合润滑到动压润滑演化过程中的摩擦学性能;以径向滑动轴承系统为例,结合不同的轴承转速变化函数,分析轴承加速对轴承启停性能的影响;同时研究工作工况、润滑油温度、轴承的结构参数对轴承启停性能的影响。结果表明：轴承启动加速度在合理范围内越大越好,能使轴承更快进入动压润滑;较高的转速、较低的润滑油温度和较大的径向轴承间隙能使轴承拥有更好的启停性能。     

不同结构参数对水润滑滑动轴承动压效应的影响

水润滑滑动轴承在水液压柱塞泵/马达、潜水电机等海洋水下机械装备中应用广泛,其性能好坏对整机可靠性具有重要影响。对水润滑滑动轴承动压效应进行了理论分析,基于Reynolds方程建立了轴承动压效应的数学模型并通过有限差分法进行数值求解,系统分析了偏心率、半径间隙、宽径比等不同结构参数对轴承水膜压力分布、偏位角以及承载力的影响规律。仿真结果表明:水膜最大动压值及承载力随偏心率的增加而增大,偏位角则随偏心率的增加而减小;半径间隙的增大会使轴承承载力近似呈线性减小;增大宽径比有助于提高水膜动压承载能力,但承压增幅将不断减小。为水润滑滑动轴承的设计选型以及高可靠水液压元件、潜水电机等水下机械装备的研制提供参考。     

粗糙表面湍流润滑的随机模型

目前粗糙表面的湍流润滑分析一般都采用各向同性粗糙表面的湍流润滑模型,但是该模型的适用范围过于狭窄,不适合用于处理具有方向性特征的粗糙表面湍流润滑问题。基于Christensen的随机层流润滑理论和零方程形式的滑动轴承湍流润滑理论,推导提出了适用于粗糙表面径向滑动轴承湍流润滑分析的随机湍流润滑理论模型。该理论模型包含三部分:一维纵向粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型、一维横向粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型和各向同性粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型。应用提出的随机湍流润滑模型对均匀各向同性粗糙表面径向滑动轴承湍流润滑进行了分析,结果与相应的试验数据一致性良好。提出的随机湍流润滑理论模型可以方便地用于具有方向性特征的粗糙表面湍流润滑分析。此外,提出的随机湍流润滑理论模型不仅适用于径向滑动轴承,而且也适用于滑块和推力轴承等摩擦副机械零件的湍流润滑研究。     

柱面弧形油楔推力滑动轴承数值分析

提出一种新型结构的柱面弧形油楔推力滑动轴承。该结构推力滑动轴承具有便于加工、正反转承载能力相同等优点。运用有关流体润滑理论,建立数学模型,通过离散化进行数值求解,详细研究了该轴承主要结构参数对轴承润滑性能的影响规律,得出最佳结构参数范围,为其结构设计提供了理论支撑。     

狭缝节流动静压气体径向滑动轴承性能研究

以狭缝节流动静压气体径向滑动轴承为研究对象,采用有限差分方法求解其可压缩气体润滑Reynolds方程,获得压力分布,进而获得轴承承载力、刚度、阻尼等表征滑动轴承静动态特性的参数,并分析偏心率、长径比、槽宽比等轴承的结构参数及供气压力和转速等工况对轴承动静态性能的影响规律。结果表明:在轴承其他参数确定的情况下,连续性狭缝轴承较非续性狭缝轴承具有更大的承载力和刚度;增大偏心率、长径比、供气压力和减小槽宽比均能增加轴承的承载力和刚度;大偏心率、高转速下轴承动压效应突出,可有效提高轴承的承载能力和稳定性能。     

粒子群算法参数选择对动压滑动轴承优化设计的影响

建立了以降低润滑油流量为目标的动压滑动轴承优化设计模型,应用粒子群算法对该模型进行优化。研究了粒子群算法中搜索步长、粒子数和迭代次数3个主要参数对动压滑动轴承优化设计结果的影响,提出了确定需要考虑的主要方面,即根据约束条件的数量确定合适的搜索步长、根据优化模型自身特点和约束条件的复杂程度确定合适的粒子数和根据粒子收敛的情况确定合适的迭代次数。算例表明,文中提出的在动压滑动轴承优化设计中对粒子群算法参数的选择是合理的,可以拓展到基于粒子群算法进行优化设计的其他领域。     

表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响

为研究表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响机制,利用不重叠区域分解法建立针对径向滑动轴承表面纹理润滑计算的有效方法,通过数值计算得到不同纹理分布模式和纹理几何参数条件下的轴承润滑油膜承载力。计算结果表明:合理的表面纹理分布模式和纹理几何尺寸对提高轴承油膜承载能力有一定作用。     

工业机器人参数容差稳健性设计

为降低工业机器人定位精度可靠性对运动学和动力学不确定参数的敏感性，基于工业机器人定位误差信噪比，提出了工业机器人运动学和动力学不确定参数容差稳健性优化设计方法。针对工业机器人动力学方程求解耗时问题，基于径向基函数神经网络建立了工业机器人动力学方程求解过程的代理模型，有效提高了工业机器人定位误差仿真效率。采用遗传算法求解所建立的稳健性优化设计模型，同时还分别以工业机器人定位误差平均值和定位误差信噪比并考虑加工成本为目标函数，对工业机器人不确定参数容差进行了优化设计。最后，以各优化结果作为不确定参数标准差，比较分析了工业机器人定位精度可靠性及定位精度可靠性敏感性，验证了所建立的工业机器人运动学和动力学参数容差稳健性设计方法的有效性。     

基于复合型紊流润滑理论的径向滑动轴承紊流润滑性能的研究

复合型紊流润滑理论是一种新型的紊流润滑理论。随着机器向高速、大型化、大功率方向发展,滑动轴承越来越多地工作在紊流工况。将先进的复合型紊流润滑理论应用于径向滑动轴承的紊流润滑性能研究,提出了建立紊流润滑参数数据库的思想,使复合型紊流润滑理论能方便地用于工程实际,并将理论计算结果与滑动轴承紊流试验数据进行对比,同时用国际通用的Ng—Pan紊流润滑理论模式进行计算对比。研究发现,复合型紊流润滑理论与试验结果更为吻合,并在此基础上研究了径向轴承紊流润滑性能随工况参数的变化情况。     

凹槽型织构化径向轴承的润滑性能研究

在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明：带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。     

滑动轴承材料的特性及应用

用于油压和空压机上的滑动轴承,随着对油压和空压机性能要求的不断提高以及为适应高负荷、高速、高温的各种苛刻运转条件,虽然相应地为各种滑动轴承提供了各类适用的材料,但是在滑动轴承的设计中必需正确掌握润滑机构和材料特性。现将各种轴承合金及干式轴承材料的特性及在油压和空压机上的应用分述如下。一、轴承的润滑机构滑动轴承的润滑机构按其类型可分为四类:①液体润滑:轴和轴承间有液体油膜存在,即使二者处于彼此互不接触的状态。此状况下的轴承寿命属于半永     

计及表面形貌和热效应的燃油泵滑动轴承润滑分析

主要分析了轴承表面形貌和润滑剂黏温效应对燃油泵滑动轴承润滑性能的影响。以流体润滑理论为基础,计及轴承表面形貌参数和润滑剂黏温效应等影响因素,建立燃油泵滑动轴承润滑分析模型。Reynolds方程采用有限差分法求解,联立Reynolds方程、热平衡方程及润滑剂黏温方程求解轴承油膜压力和温升。结果表明:表面形貌和热效应对燃油泵滑动轴承的润滑性能存在直接影响,且偏心率越大,影响越明显;表面越粗糙或表面方向参数越小,轴承最大油膜压力、油膜反力和摩擦力均越大;考虑热效应时,轴承最大油膜压力、油膜反力、端泄流量和摩擦力均减小。