楔形入口高度对气体止推箔片轴承性能仿真和试验研究

简要介绍了气体止推箔片轴承的结构,建立了止推轴承数值求解的理论模型,利用有限元法和有限差分法耦合的方式求解气体雷诺方程和气膜厚度方程.通过仿真分析获得了止推轴承承载力随着楔形入口高度的变化关系,发现存在一个最佳的楔形入口高度使轴承的承载力达到最大;在最佳楔形入口高度之前,轴承承载力随着楔形入口高度的增大而急剧增大;在最佳楔形入口高度之后,轴承承载力随着楔形入口高度的增加而缓慢减小.搭建了止推轴承性能测试试验台,对试验台各部分及试验原理进行简单介绍.同时,加工制作了3个具有不同楔形入口高度(20 μm,70 μm、114 μm)的止推轴承,并在15000 r/min、21000 r/min、25000 r/min、28000 r/min转速下进行了极限承载力试验,与仿真分析进行对比.结果 表明:楔形入口高度为20 μm的止推轴承所表现出来的轴承性能最好,楔形入口高度为70 μm和114μm的止推轴承性能相差不大.在设计、制造止推轴承时,选取适当的轴承楔形入口高度是十分重要的.     

基于箔片非线性刚度模型的止推箔片轴承特性研究

搭建了波纹箔片刚度测试试验台,基于单片波纹箔片结构的刚度测试试验,利用Matlab拟合试验数据的方式推导出波纹箔片非线性的刚度模型。根据扇形波纹箔片的结构特点,对波纹箔片划分网格,根据各节点的面积占比,对各节点赋予刚度值。通过有限元法和有限差分法,耦合气体雷诺方程、气膜厚度方程以及波纹箔片非线性刚度模型的方程进行求解,研究波纹箔片非线性刚度特点对气体止推箔片轴承静态特性的影响。对恒定刚度模型和非线性刚度模型进行仿真分析,并与试验结果进行对比,验证波纹箔片非线性刚度的合理性。对两种模型所计算的止推轴承偏心率进行比较,发现了止推箔片轴承在轻载时,非线性刚度模型的波纹箔片刚度更小,偏心率更大。另外,利用箔片刚度试验和理论相结合的方法预测止推轴承静态特性,其方法具有一定的工程指导意义。     

离心泵用推力滑动轴承的静态特性优化仿真

建立了离心泵用推力滑动轴承的物理模型，编写数值计算程序并对不同结构参数的轴承进行数值仿真分析。通过仿真结果发现，内径为14mm、外径为28mm的轴承最佳扇形瓦块数为6、最佳楔形进口高度为28μm、最佳楔形区域占比为0.4。通过对不同润滑膜厚度的轴承进行数值仿真，发现轴承承载力和摩擦力矩均随着润滑膜厚度的增加而不断减小。在推力滑动轴承设计过程中，需对轴承的结构及润滑膜厚度进行优化设计以达到最佳的性能，以防止出现因承载力不足导致轴承失效的状况，此次仿真结果为轴承设计提供了参考。     

医用风机启动及瞬态变工况运行特性分析

基于CFD三维全流场数值模拟分析，对呼吸机医用风机在启动和变工况运行过程瞬态流动特性进行详细分析。根据仿真计算结果可知，风机快速启动过程湍动能随转速增加而增加，而叶轮靠近隔舌的流道处湍动能强度最小，转速越快此处影响越明显。在变速运行过程中，由于风机惯性和动静干涉作用导致风机出口压力变化存在波动，同时变化频率落后于转速变化频率。风机停机过程中，转速不断降低，叶轮压力侧先发生脱流然后向整个流道发展；叶轮停机后，由于回流现象，叶轮会出现扭矩负值，相反，叶轮停机后，叶轮出口湍动能和静压由于惯性和涡流的存在仍然大于0。