基于JFO理论的滑动轴承空穴迁移及性能分析

以压滑动轴承为研究对象,建立了滑动轴承的理论模型和弹流润滑模型,对其润滑性能进行了数值仿真分析,探究了滑动轴承气穴效应对润滑性能的影响。研究结果表明,入口区的油膜压力与载荷呈现负相关,出口区的油膜压力与载荷呈现正相关;但是油膜厚度始终与载荷的大小呈现出负相关;膜厚与转速之间呈现出明显的正相关关系;随着气穴的位置由入口区向出口区移动,接触区的压力值逐渐增大;二次压力峰的位置随着气穴位置的移动而右移,并且压力峰数值变大;膜厚呈现出的趋势与压力相反;油膜的压力与气穴尺寸之间呈现出明显的正相关,气穴范围的半径越大,油膜压力相应越大,并且接触区的压力波动幅值越大。     

计入JFO边界条件的滑动轴承性能分析

在有限体积法的基础上提出一种能自动引入JFO(Jakobsson,Floberg,Olsson)边界条件(即质量守恒边界条件)的有限宽径向滑动轴承的油膜空穴算法,该方法精度高,收敛性好,可方便编程求解。通过数值计算结果与实验数据的比较,证明该计算方法能准确确定完整油膜区和空穴区,其结果符合实际情况。同时,在该计算方法的基础上进一步研究滑动轴承的长径比、偏心率和空穴压力对油膜空穴和压力分布的影响,计算结果表明,空穴区域和油膜压力随长径比、偏心率的增大而增大;空穴并不总是降低轴承的承载力,空穴压力的大小对轴承性能有相当的影响。     

基于JFO理论的表面凹槽平行轴承间的润滑机制研究

目前表面纹理的润滑机制研究大多采用经典Reynolds方程进行数值分析,忽略了气穴的影响.以一阶Reyn olds方程为控制方程,将基于Vijayaraghavan Keith算法的JFO气穴模型用于探讨表面凹槽纹理对无限长平行轴承的影响,分析凹槽的分布形式和气穴压力值对其承载力的影响.结果表明:在润滑剂、滑动速度和最小膜厚保持不变的前提下,影响润滑性能的因素主要有气穴压力、凹槽数量和纹理的布局方式;当气穴发生时, Vijayaraghavan Keith算法的预测结果较经典Reynolds解更为准确;Vijayaraghavan Keith气穴算法对凹槽深度的变化并不敏感.     

考虑气穴影响的径向滑动轴承性能研究

建立计入气穴影响的径向滑动轴承的数学模型,以转速、偏心率和长径比为变量,利用FLUENT软件对径向滑动轴承进行仿真,分析油膜的承载力、偏位角、黏性阻力和温度的变化规律。计算结果表明:随转速、偏心率和长径比的增加,轴承最大压力、承载力、最高温度、气相体积分数和黏性阻力增大,而偏位角减少;气穴起始位置随偏心率的增大而前移,这为在实验中观察气穴位置提供参考;偏心率对油膜最大压力的影响大于转速,偏心率越大,油膜最大压力越大;气穴对轴承油膜承载特性有很大影响,结合实验中的油膜破裂现象,认为考虑气穴更为符合实际情况。     

基于动网格方法的油膜轴承性能的研究

考虑气穴的影响,建立了油膜轴承所支撑转子系统的动力学模型,并利用新的动网格更新方法,编制了求解油膜轴承压力分布、转子静平衡位置以及轴心轨迹的程序,验证了其正确性。利用该程序考察了气穴压力和转速对油膜轴承压力分布和所支撑转子的轴心静平衡位置的影响。计算结果表明,在相同的速度和载荷下,随着气化压力升高,轴承偏心率和最大油膜压力增大,偏位角减小,并且最大油膜压力的周向位置受气化压力的影响较小;而在相同的载荷下,转速对转子静平衡位置影响较大,并随着转速增加,轴承偏心率减小,偏位角增加。     

动静压滑动轴承的稳定性分析

根据有限元法对几种类型动静压滑动轴承的计算结果讨论了它们静态承载能力及动态稳定性，并将３６０度圆柱孔动压滑动轴承和油腔式静压滑动轴承的静、动特性与几种动静压滑动轴承的静、动特性进行了对比，从理论上确定了动静压滑动轴承的承载能力优于油腔式静压滑动轴承，动静压滑动轴承的动特性优于３６０度圆柱孔动压滑动轴承。     

漆膜影响下滑动轴承性能分析

漆膜是润滑油中一种化学反应的产物。为了分析漆膜对滑动轴承性能的影响,将漆膜简化为轴承承载区内的突起状矩形积垢物,在Reynolds方程基础上,通过修改轴承间隙函数及其对角度的偏导数来考虑不规则间隙影响,应用有限差分法建立含漆膜滑动轴承性能计算模型,分析含漆膜轴承和无漆膜轴承内压力分布、油膜厚度、轴颈中心位置、温升等特性。结果表明,含漆膜轴承承载区内同时存在漆膜引起的台阶流动和轴承收敛间隙引起的挤压流动效应,台阶流效应改变了滑动轴承油膜压力分布特性和轴承承载特性,导致轴颈平衡位置发生改变;漆膜越厚,偏心率和偏位角越小;出现漆膜后,轴承最小油膜厚度减小,最大油膜压力增大,承载能力减小,润滑油温升增大,对轴承安全运行将产生不利影响;漆膜张角较小时,最小间隙附近台阶流动形成的动压效应明显,容易形成局部高压和高温,漆膜张角增大到一定程度后,漆膜对轴承性能的影响趋于平缓。     

基于P-θ模型的径向滑动轴承特性研究

采用P-θ模型对径向滑动轴承特性进行研究。研究了不同气穴压力对轴承偏位角和承载力的影响,与雷诺边界条件下结果进行比较,深入研究了不同条件下气穴的变化情况。研究表明:气穴负压越大,气穴比例越小,承载力越大,且大于雷诺条件下求得的承载力;在P-θ模型条件下,气穴比例随着偏心率增大而减小,而雷诺条件则相反。研究了进油压力对轴承特性的影响,结果表明:进油压力对偏位角有较大影响,对承载力的影响较小,且影响效果随着偏心率增大而减小。     

转子偏斜角不对中对滑动轴承系统运行稳定性的影响

为了进一步了解转子偏斜角误差对滑动轴承系统运行稳定性的影响,建立了带有转子偏斜角误差的滑动轴承系统动力学模型,研究了不同程度的转子偏斜角误差对滑动轴承油膜厚度分布、油膜压力场的分布、系统承载能力、工作运行稳定性以及轴颈摩擦功率损耗的影响.其结果表明,转子偏斜角误差的存在将会对油膜厚度分布和油膜压力场分布产生显著的影响;...     

考虑空穴压力的滑移表面径向滑动轴承性能研究

以给定转速的复合滑移表面径向滑动轴承为研究对象,基于二元滑移模型,利用质量守恒算法研究量纲一滑移长度(轴承滑移长度与半径间隙的比值)、偏心率和空穴压力对径向轴承的承载力、偏位角、摩擦因数的影响,并和非滑移表面径向轴承进行比较。研究表明:量纲一滑移长度增大,承载力增大、摩擦因数减小,当量纲一滑移长度超过10后,这些变化趋于饱和;偏心率为0时复合滑移表面轴承仍具有一定的承载力,适当提高偏心率,承载力增加、摩擦因数减小、稳定性提高;空穴压力对复合滑移表面径向滑动轴承静态性能影响明显。     

一种基于CAT的滑动轴承特性测试方法

为解决滑动轴承性能测试中存在的实验数据多、实验涉及因素复杂、可控性差等问题,本文提出了一种基于CAT(计算机辅助实验)的滑动轴承特性测试方法,并针对四瓦可倾瓦轴承进行了实验研究。实践证明,采用这种方法提高了实验结果的可靠性,缩短了整个实验周期。     

多孔质气体静压径向轴承倾斜状态特性研究

为研究倾斜状态对多孔质气体静压轴承性能的影响,基于一维流动模型应用有限元方法对多孔质气体静压轴承进行数值分析,研究渗透率、初始偏心距、倾斜角度等重要因素对多孔质径向轴承承载能力和弯矩的影响。结果显示:轴承初始偏心距对轴承承载能力影响很大;在相同初始偏心距时,倾斜状态下的径向轴承承载能力随着轴承倾角的增大而增大;在相同倾斜角度时,径向轴承承载能力分别随着轴承初始偏心距和轴承渗透率的增大而增大,并且初始偏心距越大,渗透率对承载能力的影响越大。     

边界条件对滑动轴承性能的影响

本文根据双雷诺边界条件计算了滑动轴承在各种偏心率下的轴承性能，同目前普遍使用的压力边界条件的计算结果进行比较，研究各种边界条件对轴承性能的影响，从而为进一步研究大扰动下油膜破裂边界的变化打下基础。     

基于MATLAB/GUI的滑动轴承特性研究

以三油楔固定瓦滑动轴承为研究对象,根据定常和非定常雷诺方程,采用有限差分法分别计算了轴承的油膜压力分布和扰动油膜压力分布,进而计算出轴承的静、动特性。采用MATLAB软件自带的图形用户界面的设计功能,实现了轴承特性计算的可视化交互。     

氨压缩机径向可倾瓦轴承性能的试验研究

在倒置式轴承试验台上，对某氨压缩机组径向可倾瓦轴承进行了试验研究，成功地测出了轴承的功耗、流量及最小膜厚等参数。结果表明，在给定工况下、控制进油温度、压力与轴承间隙，可显著改善试验轴承的性能，为该轴承的改良提供了依据。     

Experimental Study of the Influence of Scratches on the Performance of a Two-Lobe Journal Bearing

During maintenance operations of steam turbines, a common issue is the degradation of the supporting and guiding components for the rotating shafts due to the presence of scratches. To examine this issue, a numerical software program has been developed. In order to validate and complete the elaborated modeling, experimental tests have been carried out on the Pprime Institute test bench. A preloaded two-lobe journal bearing (diameter: 100 mm, length: 68.4 mm, preload: 0.524) lubricated with an ISO VG 46 mineral oil has been tested. Scratches were machined on the shaft at two axial locations and at different depths. Pressures and temperatures have been measured for several rotational speeds and applied loads. Seven configurations (one unscratched surface and six with a scratch) have been tested in order to evaluate the influence of a scratch on the performance of the bearing. It is found that the pressure profile is significantly affected by the presence of a scratch, whereas the temperature field is weakly modified.     

基于DPS稳定性的径向轴承热不稳定性的研究

考虑到油膜能量方程是一分布参数系统(DPS)这一特点，将DPS稳定性分析的方法引入油膜热不稳定性的分析。选择适当的半离散化使DPS用LPS(集总参数系统)来近似，将DPS转化为高维的LPS来分析油膜温度的稳定性。结果表明在油膜中的确存在着热不稳定性现象，热不稳定性与轴颈的旋转速度和外载荷有着密切的关系，在承载能力范围内，速度越高、载荷越小时油膜温度越容易失去稳定性。     

气体静压轴颈轴承的静特性分析及其实验研究

针对雷诺方程求解困难的问题,应用Matlab PDE工具箱提出了一种比较方便的数值求解思想,对气体静压轴颈轴承的静态性能进行了研究,将其计算结果与其它分析方法的计算结果进行了比较,并通过实验验证,表明该方法的计算结果十分理想而且非常稳定,证明将该方法应用在流体润滑领域的可行性。     

Thermohydrodynamic Performance of a Plain Journal Bearing

The brush seal, with superior leakage performance, is emerging as a new sealing technology to effectively control cooling and leakage flows in gas turbine engines. Because the bristles slide against the rotor surface, wear at the contact becomes a major concern as it determines the life and efficiency of the seal. To optimize seal life and efficiency, an in-depth study of the factors causing the seal stiffness is needed, and a good choice of materials must be made. This work investigates some of the past research on brush seal wear. Although considerable research has been done on material selection and tribopairs, the brief survey reveals the lack of reliable analyses to evaluate contact loads and to address heat transfer issues. The complicated nature of bristle behavior under various combinations of pressure load and rotor interference requires computer analysis to study the details that may not be available through analytical formulations. In an effort to meet this need, the present work includes a preliminary computational model of a brush seal. The model consists of a 3-D finite element model of a representative brush seal segment with a mating rotor surface. Preliminary results from the model show reasonable agreement with actual seal behavior.