极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征

极端工况条件下静压支承运行过程中的极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得,为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形,获取三维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下该结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大。低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑。油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。     

基于CFD的新型结构静压油垫数值仿真技术

为了提高重载数控机床静压转台的承载能力和油膜刚度,提出了一种具有多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的新型静压油垫,并对其性能进行了研究.在对静压油垫结构优化设计的基础上,利用CFD(computationalfluid dynamics)数值仿真技术,采用二维轴对称流动模型对新型结构静压油垫的流场特性进行了仿真分析,得到了新型静压油垫的内部流场特性,计算出油垫的承载能力和油膜刚度,并与单腔体、单平面封油边结构的静压油垫进行了对比.研究表明:新型静压油垫能通过在阻尼流道和阻尼槽内形成紊流,增加流动液阻,实现压力增益,并可在阻尼槽处产生局部静压效应,从而使新型结构静压油垫的承载能力和油膜刚度较传统结构静压油垫有所提高;此外,采用CFD技术有助于对复杂结构的静压油垫进行优化设计与性能计算,从而提高设计效率和计算准确性.     

恒流环形腔多油垫静压推力轴承油膜刚度特性

油膜刚度影响静压推力轴承振动幅值和承载能力,严重时将导致静压推力轴承摩擦副接触失效,影响立式数控装备的加工精度和运行稳定性。为了避免此现象发生,本文根据润滑理论和摩擦学原理对恒流环形腔多油垫静压推力轴承油膜刚度进行研究,分析润滑油粘度、工作台旋转速度和承载重量等因素对油膜刚度的影响规律,并进行了实验验证。结果表明:润滑油粘度对油膜刚度有一定的影响,考虑粘度变化时油膜刚度大,计算结果相对精确。空载和承载工况条件下,随着旋转工作台转速增加,间隙油膜变薄,油膜刚度变大。相同旋转速度条件下,承载时油膜厚度小于空载时油膜厚度,承载时油膜刚度大于空载时油膜刚度。理论计算结果与实验值吻合较好,所得结论可为静压推力轴承油膜厚度控制系统设计提供理论依据,提高立式数控加工装备运行稳定性。     

海水淡化轴向柱塞泵静压支承滑靴副的 流固耦合分析

为了研究滑靴结构体微小变形对静压支承承载能力的影响,通过流固耦合方法对海水淡化轴向柱塞泵滑靴体的结构场及滑靴副流场进行数值计算.为了进行对比,在相同边界条件下,分别以液压油和海水为工作介质,对忽略滑靴体微小变形的滑靴副流场进行数值计算.结果表明：在海水润滑条件下,滑靴副流动区域中的湍流和速度场的变化使得滑靴小孔及流道变化处产生的阻尼作用得到加强;不锈钢-复合高分子材料结构的滑靴体中不锈钢基体承受主要载荷,密封带处产生的微小变形使流动区域的压力场发生变化;这些都使得滑靴副承载能力与设计值相比有所下降,需要通过减少柱塞固定阻尼、优化滑靴小孔出口流道、提高滑靴体刚度等方法进行补偿.     

液压马达线接触球铰副的弹流分析

改善曲轴连杆液压马达球铰副的润滑性能是滑靴副静压支承可靠工作的前提条件,为此提出了一种摩擦特性优于现有结构的线接触球铰副结构;在给出速度和载菏求解方法的基础上,应用弹性流动润滑的理论对其润滑特性作了数值计算分析,着重考察了切线张角、球窝母线半径及球头半径对油膜形成的影响。     

基于热油携带的静压支承油膜温度场及试验

为了更加准确地阐明静压支承油膜发热机理,提出了一种考虑热油携带的油膜温升计算方法。定义了油膜热油携带因子并推导出表达式,从理论上对不同工况条件扇环腔油垫是否发生热油携带进行了判定。建立了热油携带影响下供油温升方程,采用有限体积法进行油膜温度场模拟,得到不同工况条件下考虑热油携带的油膜温升曲线,并与试验结果进行对比分析,吻合较好。结果表明:针对本结构静压支承,当转速小于10 r/min时,任何载荷工况下均无热油携带发生;当转速大于60 r/min时,在整个载荷范围(0～32 t)内均有热油携带现象发生。当发生热油携带时,油膜温升加剧,且转速对温升的影响比载荷对温升的影响更明显。     

基于圆盘缝隙阻尼器的中心通流静压推力轴承

针对轴向柱塞马达变量阀配流机构的结构特点,提出圆盘缝隙前置阻尼中心通流式流体静压推力轴承的原理和结构.计算承载能力和油膜刚度,分析轴承密封带与圆盘缝隙前置阻尼平面的高度差对静压推力轴承特性的影响,并与细长孔前置阻尼流体静压推力轴承的承载能力和油膜刚度进行对比.结果表明,圆盘缝隙前置阻尼流体静压推力轴承的油膜绝对刚度较大,是油膜厚度的单调递减函数,油膜厚度越小刚度越大,承载能力稳定,负载适应能力较强;细长孔前置阻尼流体静压推力轴承在设计油膜厚度附近刚度最大,当油膜厚度改变时刚度减小.对高度差5和10μm的2种样机进行对比试验,试验结果表明,2种轴承均可在压力0~12 MPa,当转速为0~1 000r/min时正常工作,泄漏和摩擦都很小.当流体压力变化时,高度差为5μm的轴承的泄漏量和摩擦扭矩相对较稳定.     

环形腔多油垫静压推力轴承热变形

高速重载工况下立式车床静压支承摩擦副的热变形对油膜形状有很大影响,会导致油流状态、基本假设和边界条件都发生很大变化,难以用经典润滑理论性能计算公式来精确预测油膜的润滑性能。针对此问题,基于流固耦合方法对静压推力轴承工作台和底座的热变形进行了模拟仿真,揭示其变形分布规律。研究了环形腔多油垫静压推力轴承热变形与转速的关系,获得了考虑热变形影响的油膜润滑性能预测模型,并进行了验证试验,仿真结果与试验数据基本一致。本文所得结论可为静压推力轴承散热结构的设计、润滑和解决变形问题提供理论依据。     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布。研究表明：三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题。油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变。温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施。分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义。     

恒流静压导轨性能分析

以流体动力润滑理论为基础,建立在高速重载工况下的恒流静压导轨的数学模型,通过有限差分和超松弛迭代的数学方法求解Reynolds,在求解过程中考虑到支承面的弹性形变,通过对油腔各物理参数的计算与比较,参照在高速重载特殊工况下的边界条件,得出：当压力值超过一定值后,支承面的弹性变形将影响到油膜特性;当速度一定时,供油流量低于某一值后将在速度方向的封油边出现吸油现象,严重影响导轨运动稳定性。     

抽油机井地面损失功率计算方法的研究与认识

有杆泵抽油系统地面能量损耗由抽油机损耗和电机损耗两大部分构成,造成各井地面效率差别的原因在于各井的光杆功率与传输功率比例差别。据此推算得到的抽油机井地面功率损失计算公式,计算值与实测值吻合较好。     

Dynamic Characteristics of Lubrication and Wear Prediction of Slipper/Swash-Plate in Axial Piston Pumps

A novel dynamic model describing the slipper posture of the swash plate in axial piston pumps is proposed, taking into account the hydrodynamic and squeezing effects, which involves three degrees of freedom. The variation in the lubricating film thickness and the slipper tilt are accurately calculated. The influence of hydrodynamic effects and charging pressure on the slipper lubrication is discussed. The minimum film thickness, the overturning angle and the azimuth angle are obtained.Then, the trajectory of minimum thickness on the friction surface of the swash plate is predicted, the accuracy of which can be verified with the abrasion distribution of an actual swash plate. Research results can predict the durability and provide theoretical help for the design of the slipper.     

弹流理论在单作用叶片泵叶片顶廓设计中的应用

本文将弹流理论应用于单作用叶片泵叶片顶廓的设计中,提出了叶片顶廓与定子内表面最小油膜厚度公式,讨论了在不发生磨损的条件下,叶片顶廓圆弧半径的大小及圆弧圆心坐标。本文的方法可用于其它叶片泵及马达的设计中。     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

电潜泵极限下泵深度的探讨

电动潜油泵是油田进入中后期开发阶段强有力的机械采油方法之一,在世界各主要产油国内均得到了较广泛的应用。本文从潜油多级离心泵泵轴的强度、刚度问题入手,应用纵横弯曲连续梁理论,探讨电潜泵的极限下泵深度。文末以国产200m~3/日电潜泵为例,说明了有关参数对泵轴的变形及强度影响的趋势,并对计算结果进行了分析讨论。     

Parametric analysis of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump

Hydrostatic slipper was often used in friction bearing design, allowing improvement of the latter's dynamic behavior. The influence of thermal effect on hydrostatic slipper bearing capacity of axial piston pump was investigated. A set of lumped parameter mathematical models were developed based on energy conservation law of slipper/ swash plate pair. The results show that thermal equilibrium clearance due to solid thermal deformation periodically changes with shaft rotational angle. The slipper bearing capacity increases dramatically with decreasing thermal equilibrium clearance. In order to improve the slipper bearing capacity, length-to-diameter ratio of fixed damper varies from 3.5 to 8.75 and radius ratio of slipper varies from 1.5 to 2.0. In addition, the higher slipper thermal conductivity is useful to improve slipper bearing capability, but the thermal equilibrium clearance is not compromised.     

实时连续跟踪控制下的步进电机的动特性研究

介绍了一种步进电机输出角位移连续跟踪控制的新方法,该方法通过单片机及其固化的“跟踪算法”改变步进电机相邻两相通电时间的长短,实现步进电机转子连续定位控制。应用非线性系统仿及线性系统理论分析步进电机在典型信号作用下步进电机跟踪控制的动态特性。理论及实验结果表明：采用新的控制方法可以使步进电机输出的角度位移连续可控,消除了常规步进工作模式所固有的量化误差;在小幅值信号作用下步进电机具有快速的频响特性。     

6 kV注水电机软起动装置

6 kV注水电机软起动装置由调压电路、触发驱动电路、信号给定及检测电路、开关部件以及新研制的三相异步电动机综合保护器等组成,采用全控调压电路以及与晶闸管并联的均压电阻,自行设计出自举电源. 该装置在起动过程中投入运行,而在起动过程结束后即退出运行并转为等待状态,故可适用于多台电动机的起动.