有限长轴颈轴承的弹性流体动力润滑分析

为研究变形对有限长轴颈轴承弹流润滑特性的影响,利用Winkler弹性基础模型对其进行分析,使用压力和膜厚双重迭代方法进行数值模拟求解。其结果表明:载荷越大,刚性轴承与柔性轴承的油膜压力和厚度差异越大;在轴承表面变形的条件下,随载荷的增大,偏心率随转速增大而减小的幅度变小,偏位角随转速增大而增大的幅度亦变小;随转速的增大,偏心率随载荷增大而增大的幅度变大,偏位角随载荷增大而减小的幅度亦变大。此外,还研究了在定载荷条件下轴承宽度、厚度、润滑油黏度、间隙等参数对油膜压力、厚度及破裂位置的影响规律。该研究成果可为轴颈轴承的设计及其性能计算提供相应的理论参考。     

油膜润滑条件下滑动轴承变形与应力数值模拟

针对某汽轮发电机组转子的动压滑动轴承,采用热流耦合方法求解轴瓦及油膜的温度场,应用有限差分法对雷诺方程求解得到开设油槽条件下的油膜压力分布,提出一种离散化的油膜压力载荷与轴瓦内孔表面网格的批量映射匹配方法.在获得能够保证轴承正常工作的合理油膜温度场之后,对轴瓦进行热固耦合求解,得到轴瓦的变形和应力分布.通过分别对不同宽径比与偏心率下轴瓦变形与应力的数值模拟结果比较,得到轴瓦变形及应力分别随宽径比和偏心率的变化规律.结果表明,该方法能够有效地完成动压滑动轴承变形和应力的数值模拟,轴承轴瓦的变形及应力均分别随宽径比和偏心率的增大而增大．     

径向固定瓦滑动轴承动特性计算及分析

以径向固定瓦滑动轴承为研究对象,研究载荷和转速对轴承动特性的影响。针对上述目的建立径向固定瓦滑动轴承的数学模型,并基于有限元法对相关方程进行数值求解。通过该方法获得了载荷和转速对径向固定瓦滑动轴承动特性影响的相关规律:动特性系数基本上随转速增加而有所减小,随比压增加而增加,但也因方向的不同导致其变化的幅值出现较大差异。     

考虑弹流润滑效应的高速角接触球轴承刚度特性研究

高速角接触球轴承的刚度特性对航空发动机转子系统的动态特性有着重要影响。为获得油润滑条件下角接触球轴承刚度特性,需要考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。基于Jones拟静力学模型,建立了考虑弹流润滑影响的耦合滚动体/套圈接触刚度和油膜刚度的滚动轴承刚度计算模型。应用滚动轴承刚度计算模型分析了弹流润滑效应对角接触球轴承刚度的影响规律。研究结果表明:与不考虑弹流润滑效应的情况相比,考虑弹流润滑效应的角接触球轴承刚度有较明显的降低;较之轴承轴向刚度,轴承径向刚度对弹流润滑效应更为敏感;在考虑弹流润滑效应的情况下,润滑油动力黏度和黏压系数的增大均使得轴承刚度减小,黏温系数的增大仅使得轴承径向刚度增大,但对轴向刚度几乎没有影响;随着转子转速的升高,弹流润滑效应对轴承径向刚度的影响愈加明显,但对轴向刚度的影响逐渐弱化;随着轴向载荷的增加,弹流润滑效应对轴承刚度的影响缓慢增大;随着径向载荷的增加,弹流润滑效应对轴向刚度的影响缓慢减小,而对径向刚度的影响则几乎保持不变。     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

载荷和供油压力对浮环轴承润滑影响的理论研究

针对浮环轴承双层间隙的结构特点,建立了其润滑模型.在考虑供油压力和油膜破裂的情况下,通过求解基于长轴承理论的雷诺方程,得到了内外油膜周向压力分布情况,并推导了油膜力的解析表达式.在给定浮环轴承结构参数的情况下,利用Matlab软件对润滑模型进行了计算和仿真.分析了诸如载荷、供油压力、转子转速等参数对浮环轴承静平衡位置、油膜连续性以及轴承内间隙润滑的影响.得出了较大的外载荷会导致较大的外油膜偏心率和外油膜空穴区扩大,而供油压力主要影响外油膜的偏位角的结论,并指出载荷的加大会使进入内间隙润滑油量在很宽的转速范围内减小,有可能会导致内膜贫油情况的发生,而增大润滑油注油压力会有效缓解这一现象的发生.     

固定斜面瓦推力轴承变形分析

依据润滑理论,采用有限元数值分析方法,运用ANSYS计算软件,对固定斜面瓦推力轴承的变形进行了数值模拟,并建立了轴瓦变形的油膜形状控制方程的数学模型。分析结果表明:力导致瓦面产生中凹变形,且随载荷和轴瓦厚的增大而增大;温度导致瓦面产生中凸变形,且随温度和轴瓦厚度尺寸的增大而增大;瓦面实际变形是力、热变形的叠加。该结论可为此类推力轴承的设计、应用提供参考依据,以减少产生不利于承载能力的瓦面凹变形。     

一种轴向电磁轴承的结构优化与有限元分析

给定转子推力盘直径和转子芯轴直径,设计一种传统结构的轴向电磁轴承。保持定子内孔与转轴之间的径向漏磁气隙不变,采用有限元软件仿真定子线槽结构参数对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响,并从磁路理论角度对结果进行误差分析。在承载力最大的线槽结构参数下,只改变芯轴直径,仿真分析径向漏磁气隙对轴向电磁轴承的磁场分布及承载力的影响。研究结果表明:随着定子线槽轴向长度与径向长度比(长宽比)的增加,承载力先增大后减小;当长宽比为5~10时,漏磁不是最小,但承载力较大且基本不受长宽比变化的影响,最大电磁力为理论电磁力的88.7%;随着径向漏磁气隙与轴向气隙比(气隙比)的增加,承载力增加,但增量越来越小,当气隙比为13.3时,仿真电磁力达到理论电磁力的97.0%,当气隙比大于13.3后,承载力随气隙比的增加非常有限。     

含沟槽结构的水润滑橡胶轴承三维弹流润滑分析

综合考虑水润滑橡胶合金轴承橡胶弹性变形以及其多曲面、多纵向凹槽的几何结构,利用有限元ANSYS CFX软件进行含沟槽结构的水润滑橡胶合金轴承三维弹流润滑数值仿真,研究不同偏心率、转速对水润滑橡胶合金轴承的水膜压力分布、水膜厚度分布、承载能力以及摩擦系数的影响,研究结果表明橡胶弹性变形及多曲面、多纵向凹槽的几何结构对轴承润滑特性影响显著.     

考虑离心膨胀的双级串联轴承油膜刚度和阻尼

轴承的弹流润滑状况与其动态性能有着密切的关系,对轴承弹流润滑特性的精准计算是轴承转速分析及可靠性设计的关键。为探究双级串联轴承的油膜刚度和阻尼特性,建立了考虑离心膨胀效应后的双级串联轴承拟静力学与弹流润滑分析模型,即离心膨胀影响模型,分析了离心膨胀效应对双级串联球轴承油膜刚度和阻尼的影响规律。研究结果表明:双级串联轴承一、二级轴承的内接触油膜刚度和阻尼随转速的增加而减小;考虑离心膨胀后,油膜刚度有所增加,阻尼减小,且变化率的幅度随转速增加而增大。在邻近高速工况时,考虑离心膨胀的因素能提高计算精度,而一旦转速达到高速区域,离心膨胀效应的影响几乎是不可忽略的。     

计入浮环径向温度梯度的浮环轴承润滑性能

以浮环轴承为研究对象,计入浮环径向温度梯度,建立了浮环轴承分布温度模型和内膜-浮环-外膜热量传递模型。研究了浮环径向温度梯度对浮环轴承润滑性能的影响规律。结果表明:浮环轴承径向温度梯度对浮环轴承的润滑性能有显著影响,计入浮环径向温度梯度时,浮环轴承内膜温度增加,总摩擦功耗和总端泄流量略有减小;与浮环轴承内层间隙为0.02mm时相比,内层间隙为0.04mm时,内膜温度和总摩擦功耗分别减少了16.0%和15.9%;总摩擦功耗随内圆半径的增大而增加,适当减小浮环轴承的内圆宽度可以改善浮环轴承的润滑性能。     

高强钢复合焊接应力与变形行为

以6.5 mm厚的高强钢板为试验材料,针对高强钢焊接应力和变形问题进行了激光-电弧复合焊接试验。采用钻孔法测试焊接件不同位置点的焊接应力情况,并用静态测距法和数码相机测量法测量其收缩变形与角变形。研究结果表明,温度差值是决定焊接应力大小的主要原因,焊接应力、收缩变形量和角变形量均随着激光功率的增大而增大,均随着焊接电流的增大而减小,但焊接应力却随着焊接速度的增大而增大,收缩变形量和角变形量均随焊接速度的增加而减小,但减小的幅度不大。焊接速度对焊接应力的影响最大,而激光功率对其影响最小,焊接过程中应严格控制焊接速度。采用最佳工艺参数焊接的焊接件,无论是沿焊缝方向还是垂直焊缝方向的纵向应力和横向应力分布均呈现明显的规律性。     

滤波减速器转臂轴承混合润滑性能分析

综合考虑滤波减速器转臂轴承的载荷、接触几何、真实表面粗糙度等因素的影响,建立了转臂轴承的混合润滑数值分析模型,分析了额定工况和不同转速、温度下轴承接触区的油膜比厚、接触载荷比和下表面应力等参数,并在此基础上探讨了沟曲率半径和表面粗糙度对转臂轴承混合润滑特性的影响。结果表明：提高转速可使接触区由边界润滑进入全膜润滑,润滑性能改善;环境温度升高将导致润滑剂粘度下降,致使润滑状态恶化,下表面应力增大;内沟曲率半径增加导致内滚道接触区下表面应力增大,油膜比厚先减后增再单调递减;外沟曲率半径增加导致外滚道接触区下表面应力持续增大,油膜比厚先略有上升后一直减小;减小表面粗糙度改善界面润滑状态,但过小时并不能减少干接触,反而还会增加下表面应力和提高加工成本。     

船舶艉轴承间隙对轴系回旋振动特性影响分析

为了探究船舶艉轴承的支承刚度对推进轴系回旋振动特性的影响,本文利用流体动力润滑理论,通过求解适用于径向轴承的Reynolds方程,分析了轴承液膜刚度的动态特性,进而利用有限元方法分析其对轴系回旋振动的影响。研究发现液膜刚度随轴颈转速增大呈非线性变化,在特定转速下会发生波动。轴承设计间隙增大会导致水平方向的刚度增大,而竖直方向的刚度会先减后增。通过ANSYS有限元软件建立了船舶推进轴系模型,分析艉轴承不同设计间隙对轴系回旋振动的影响。当临界转速处于刚度出现波动的转速范围内时,发生耦合作用使固有频率产生影响,为船舶轴承设计间隙选取提供理论依据。     

低速重载风电齿轮箱径向滑动轴承多运行状态润滑性能分析

针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况，基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型，分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹，获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态；分别研究了表面综合粗糙度、轴颈倾斜角度、轴颈转速对轴承启动和稳定运行整个阶段润滑性能的影响规律。结果表明：启动阶段偏心率出现最大值，粗糙接触引起破膜风险最大；随着表面综合粗糙度由0.6增大至1.2μm,轴承承载力和摩擦因数均增加，启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段增加约13.62%和131.58%;随着轴径倾斜角度由0.000 1°增大至0.000 4°,轴承承载力和摩擦因数均增大，且启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段平均约高出30%和116%;随着转速的增加，轴承的承载力增大，摩擦因数减小，有利于提高轴承性能。计算结果为评价滑动轴承频繁启动工况下的磨损风险提供了重要依据，为滑动轴承的运行温度、油膜压力等轴承结构设计和选型提供参考。     

GCr15球-盘点接触摩擦副的滑滚摩擦磨损特性研究

选用GCr15钢盘和GCr15球作为摩擦副,在NGY‐6纳米润滑膜测量仪上开展球‐盘点接触摩擦副在润滑状态下的滑滚摩擦磨损实验,研究不同接触应力、钢球转速、滑滚比等参数对摩擦副的摩擦因数、磨损形貌的影响规律．结果表明：当接触应力和钢球转速一定时,摩擦因数随着滑滚比的增大而逐渐增加后达到稳定状态;当滑滚比一定时,摩擦因数随接触应力的增大而逐渐增大;当钢球转速低于300 r／min时,摩擦因数随着钢球转速的增大而减小;当钢球转速高于300 r／min、接触应力大于0．84 GPa时,摩擦因数随着钢球转速的增大而呈增大趋势．Stribeck曲线表明：当滑滚比为0．01时,摩擦副处于流体动压润滑状态;当滑滚比为0．03时,润滑状态随Sommerfield参数的增加而从边界润滑过渡到混合润滑;当滑滚比分别为0．05、0．1、0．3、0．5时,润滑状态为边界润滑．滑滚比较小时,磨损机制以疲劳磨损为主,随着滑滚比的增大,磨损机制转变为磨粒磨损．     

矩形高层建筑气动基底力矩系数研究

为探讨长宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑基底力矩系数的影响,对长宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场下进行了同步测压风洞试验。将试验结果与以往文献数据进行了比较,分析了建筑长宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向基底力矩系数平均值与标准差、横风向和扭转向基底力矩系数标准差的影响。结果表明：当建筑长宽比不大于3时,顺风向基底力矩系数平均值和标准差随长宽比先增大后减小,当长宽比大于3时,该平均值和标准差基本不随长宽比变化;横风向和扭转向基底力矩系数标准差均随长宽比增大单调增大,但前者的增长速度随长宽比增大逐渐减小,而后者的增长速度随长宽比增大仍逐渐增大;对于顺风向基底力矩系数,增大湍流积分尺度会使平均值和标准差增大,而增大湍流强度会使平均值减小,标准差增大;对于横风向和扭转向基底力矩系数标准差,湍流积分尺度和湍流强度的影响随长宽比的不同而不同。基于分析结果,针对不同风场提出了矩形高层建筑顺风向、横风向和扭转向基底力矩系数的拟合公式,可为结构设计和荷载规范修订提供参考。     

表面织构参数对径向轴承流体动力润滑特性的影响

为研究表面织构参数对径向滑动轴承流体动力润滑特性的影响,建立了基于经典雷诺方程的表面织构润滑计算模型,设计了具有不同分布位置和几何参数的长方体形状的表面织构,在施加雷诺边界条件的情况下使用有限差分法求解雷诺方程,分析了织构参数对轴承静态特性的影响作用,其静特性参数包括偏心率、偏位角、最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦力及轴承两侧泄油量。数值计算的结果表明:表面织构可以明显改变油膜压力的分布情况,尤其当织构分布在压力下降区和最大压力附近时;与光滑轴承相比,油膜的压力分布有显著的变化,通常分布在轴承上游的织构,可以使油膜压力的峰值增大。此外,织构在轴承表面的分布位置对轴承的其他静态特性有着不同的影响。     

表面织构化径向轴承的弹流润滑研究

为研究表面织构和轴承表面弹性变形对径向滑动轴承润滑性能的影响,利用Winkler弹性基础模型计算轴承表面的变形量,采用有限差分法求解经典雷诺方程,最终计算并对比含表面织构和无织构情况以及柔性和刚性条件下的轴承润滑性能。数值模拟结果表明:与轴承表面的弹性变形相比,表面织构对径向轴承静特性的影响更加显著,且织构可以明显改变油膜压力的分布情况;此外,织构在轴承上的分布位置对轴承性能也有不同的影响作用,分布在压力上升区域的织构对轴承特性有正面的影响,分布在压力下降区域的织构对轴承特性有负面影响。     

径向滑动轴承的水润滑分析

针对工程中润滑膜膜厚难以直接准确测量问题,本文采用数值分析方法,研究了工况参数对水润滑径向滑动轴承成膜性能的影响。给出了径向滑动轴承的几何关系,忽略水润滑径向滑动轴承密度与粘度变化,建立数学模型,将数学模型无量纲化后再进行求解及离散,根据离散的控制方程,利用FORTRAN语言进行编程,同时采用高斯-赛德尔迭代法进行迭代,并用ORIGIN软件进行分析。结果表明,随着卷吸速度的增大,偏位角增大,偏心率减小,最小膜厚增大;随着载荷参数的增大,偏位角减小,偏心率增大,最小膜厚减小。该研究对此类摩擦副的润滑设计具有一定的参考意义。