计入空化效应的新型动静压轴承热动力分

基于气液两相流空穴模型,建立了螺旋油楔动静压轴承的热流体动力润滑数学模型.采用有限差分法,数值求解了广义雷诺方程、简化油膜能量方程及轴瓦热传导方程,研究了油膜压力分布以及供油温度和供油压力对轴承内表面温度的影响.结果表明:油膜破裂面积沿轴向先减小后增大,破裂位置沿圆周方向有一定的偏移,距离的大小与螺旋角有关;供油温度对轴承内表面温度的分布影响较大,而供油压力的影响相对较小.     

水润滑高速动静压滑动轴承数值模拟

采用有限元法求解壁面定律和Reynolds方程,对水润滑高速动静压滑动轴承进行了数值模拟分析.研究紊流状态水介质润滑条件下的动静压轴承三维压力分布、温度场分布及动特性系数,分析高速高压水润滑条件下的动静压轴承与油润滑条件下的动静压轴承不同的液腔压力分布、温度分布等特性.     

双向推力轴承支承结构对润滑性能的影响

为分析水泵水轮机双向推力轴承支承结构对润滑性能的影响,建立了推力轴承的三维热弹流动力润滑数学模型,并给出了合理的边界条件. 分别通过有限差分法和大型有限元软件Ansys11.0求解热流体动力润滑模型和瓦块的热弹变形,二者之间的数据传递通过自编接口自动实现. 将文中所建立的计算模型应用于算例分析,得到额定工况下的油膜厚度、油膜压力和瓦块温度分布情况,通过对理论计算结果和试验测量结果对比发现两者吻合较好. 在此基础上分析了3种不同支承结构下的轴承静特性分布和瓦面热弹变形分布趋势.结果表明：选择合理的支承结构将明显提高轴承的润滑性能,条形支承结构和双托盘支承结构的瓦面热弹变形分布比单托盘支承结构更加合理,因此润滑性能要明显优于单托盘支承结构.     

水润滑可倾瓦轴承动静特性

为了研究水润滑可倾瓦轴承的综合性能,以五瓦可倾瓦轴承作为研究对象,系统性地研究并分析了该水润滑轴承在不同结构参数下的动静特性.基于有限差分数值解法求解雷诺方程,分析了不同结构参数对水润滑可倾瓦轴承的最小水膜厚度、轴颈偏心率、Sommerfeld数及动力特性系数等性能参数的影响.研究结果表明:增大轴承的长径比或预负荷系数都可以提高水润滑可倾瓦轴承的承载特性;当转子不需要逆转时,采用瓦块支点偏置设计,当支点偏置率在0.6左右时水润滑可倾瓦轴承的性能较佳;适当加大承载瓦的瓦块张角有利于提高轴承的稳定性和承载能力.     

螺旋槽干气密封系统轴向振动响应及结构优化

以密封静环为振子建立了气膜-密封环流固耦合系统轴向振动的计算模型,利用PH线性化方法、复函数分离变量法和小参数迭代法近似求解雷诺方程,求得了气膜动压近似解析式,进而求出了气膜推力.以此推力作为振动方程的激振力,建立了轴向单自由度受迫振动方程;利用龙格-库塔法求解,获得了不同螺旋角和槽深响应的振动相轨图和时间历程图,并分析了螺旋角和槽深对振动位移的影响.研究结果表明：螺旋角和槽深对振动参数均有影响,其中螺旋角对振动最为显著.改变螺旋角和槽深数值可以控制密封环的振幅,通过选择其最佳值可以保证干气密封运行的稳定性.本实例的最佳值为螺旋角74°58′48,″槽深5μm,与试验数据基本一致.     

多级泵滑动轴承动特性系数求解算法

对多级泵进行转子动力学分析时,需要先对多级泵所用的滑动轴承进行动特性系数计算.采用有限差分法将雷诺方程中导数转换为差分形式.通过Matlab编程对静态雷诺方程进行迭代求解,求得静态油膜压力分布.无量纲动特性系数仅与轴承宽径比和偏心率有关,为了确定轴承的偏心率,用辛普森积分法求油膜承载力,用插值法不断改变油膜偏心率直到油膜承载力与轴承处支反力大小相等.对小扰动下的雷诺方程继续用Matlab进行求解得到4个扰动压力,再用辛普森积分法求得动特性系数.取宽径比为0.2,偏心率为0.4,通过将所编制的程序与窄轴承简化公式的计算值对比发现算法可靠.计算结果表明轴承的交叉阻尼系数几乎相等,并用Matlab绘制了轴承的扰动压力分布图.     

机床传动丝杠的动力分析

把机床传动丝杠简化为承受预拉伸力和移动力作用的旋转Timoshenko梁,综合考虑了陀螺效应、预拉伸力和移动力对丝杠振动的影响,以及丝杠两端轴承的支承作用,建立了弹性支承条件下丝杠的频率方程,利用拉格朗日方程建立了丝杠的动力学模型,利用振型叠加原理和隆格-库塔法求解,分析了系统参数对丝杠涡动转速和横向振动的影响.     

海水淡化高压泵水润滑轴承液膜压力分布

针对海水淡化高压多级泵水润滑轴承的可靠性论证研究和探究其液膜动力传递机理,并分析液膜压力分布及其影响因素,文中采用有限差分法数值求解二维定常雷诺方程将方程离散化处理,并且采用超松弛迭代法求解离散的线性方程组以达到加速收敛的目的,通过Matlab编程求得海水淡化泵水润滑轴承沿周向的水膜压力先增后减并呈现出非线性,而沿轴向则呈抛物线分布,并通过对轴承宽径比和偏心率参数方案的选择对比,研究其影响水润滑轴承的压力分布,结果显示水膜压力随轴承宽径比和偏心率的增大而增大.验证结果表明前期设计的水润滑轴承,能够保证水润滑轴承所起的安全润滑和支撑作用.     

干气密封螺旋槽内润滑气膜的热力过程

基于滑移边界条件下的雷诺方程,不考虑密封环的变形,通过PH线性化方法、迭代法求解获得了气膜压力函数式.根据气膜微尺度流体流动过程中的熵变方程,得到了螺旋槽内气膜温度场分布.考虑微槽道内气流在不同阶段的熵变过程,分析了气膜温度场在不同多变指数下的分布规律,进而在不同多变指数下计算出密封环的热弹变形量及气膜厚度近似表达式,利用广义雷诺方程求解热弹变形下的气膜压力分布.在不同多变指数下对泄漏量进行计算并与无变形时的理论泄漏量进行比对.结果表明：随着气体从外径流入内径,槽内温度先升高后降低,密封环的变形量先增大后减小,泄漏量随变形量增大而变大,从而对密封性能产生影响.试验验证了泄漏量在采用不同多变指数时更接近于实际工况.这为螺旋槽干气密封的优化设计奠定了理论基础.     

柴油机曲轴-机体动力耦合仿真分析

对某单缸柴油机建立了包含活塞-连杆-曲轴-机体的系统动力学仿真分析模型。同时考虑了曲轴主轴承和曲柄销轴承的流体动力润滑,通过求解雷诺方程分析系统动力学与流体动力润滑耦合作用。分别采用柔性机体和刚性机体进行动力学仿真,分析了柔性机体对主轴承载荷、曲轴轴颈中心轨迹及最小油膜厚度的影响。     

轴向柱塞泵滑靴油膜形状的遗传算法数值分析

油膜形状对滑靴的润滑特性影响很大.为了准确获取滑靴的润滑特性,需要精确地求出滑靴的油膜形状.考虑了滑靴工作过程中的倾覆现象,采用非均匀间隙对滑靴的油膜形状进行了描述,建立了滑靴的润滑控制方程,采用高斯-塞德尔超松弛迭代方法进行求解,得到滑靴流场的压力分布.考虑到压力分布与油膜形状存在对应关系,通过滑靴的受力平衡分析,建立了滑靴稳态油膜形状的数学模型,并将其简化为以法向力平衡、流量守恒为等式约束,以滑靴倾角以及滑靴倾斜方位角为不等式约束,滑靴力矩平衡为目标的两参数单目标优化问题.采用小生境遗传算法对不同转速下滑靴的稳态油膜形状进行了数值求解.实例分析表明,该方法具有较好的数值稳定性,可以以较快的速度以及较高的精度收敛于模型的最优解,准确获取稳态下滑靴油膜的三维形状,从而为滑靴润滑特性的准确计算以及滑靴的设计提供理论依据.     

考虑润滑间隙效应的空间并联机构动力学优化

为了改善润滑间隙效应引起的空间并联机构动态性能的渐变劣化问题,以■RPaR冗余并联机构为研究对象,提出一种考虑润滑间隙效应的空间并联机构动力学优化方法。建立了考虑润滑转动副间隙的■余并联机构动力学模型;以优化末端执行器的动力学响应误差和优化间隙关节处的约束反力为目的设置目标函数,通过优化末端执行器质量以及转动惯量的方式来缓解运动副间隙导致的劣化效应,建立了考虑润滑间隙效应■余并联机构动力学优化模型;试验验证了所建动力学模型的有效性,对比分析两种目标函数对优化效果的影响以选择最佳优化方式,并分析优化前后考虑润滑间隙效应的空间并联机构动力学特性,结果表明动力学优化使润滑间隙转动副处约束反力峰值降低16.16%,为改善间隙效应提高空间并联机构动态性能提供了理论支撑。     

FZ1460铁铜基含油轴承摩擦学性能实验

介绍了一种变载荷下含油轴承摩擦学性能和振动特性测试实验台,利用该实验台对FZ1460含油轴承的摩擦学性能和振动特性进行了实验研究。实验结果表明:变载荷工作条件下,所测得的摩擦因数、温升和振动值均比静载荷条件下的大;含浸32号机油含油轴承的摩擦因数比含浸68号抗磨液压油的含油轴承摩擦因数小,而振动特性则相反;采用ANDEROL465润滑油的含油轴承运转时,其摩擦学性能要优于采用68号抗磨液压油的含油轴承,但就振动特性而言,采用68号抗磨液压油的含油轴承则要优于采用ANDEROL465润滑油的含油轴承。     

Numerical prediction of thermo-hydrodynamics on the gas-lubricated film in wedge-shaped microchannel

One wedge-shaped microchannel was established,and the hydrodynamic properties of the wedge-shaped gas film were comprehensively investigated. The Navier-Stokes equations coupled with the full energy equation were adopted to mainly analyze the lubrication hydrodynamics of the gas film,as the horizontal plate was viewed as the adiabatic wall or the horizontal plate temperature was equal to the tilt plate temperature. A higher gas film temperature strengthened the rarefaction effect,and the more rarefied gas weakened the squeeze. Meanwhile,the vertical flow across the gas film could indicate the relation between the velocity vector and the gas film squeeze and expansion. The adiabatic horizontal plate could resist the heat conduction and enhance the rarefaction effect,and thus the direction of motion of the gas molecules was easier to be changed.     

滑移流影响螺旋槽干气密封性能的解析法

干气密封低速运转时,气膜很小,受微尺度效应滑移流的影响明显.为准确、有效地计算低速运转下干气密封的性能,以螺旋槽干气体密封为例,采用有效黏性系数方程对Muijderman螺旋槽窄槽理论气膜压力控制方程进行修正,并加以求解,获得不同滑移流模型对干气密封端面开启力、泄漏量、气膜刚度的影响规律.在不同转速、不同膜厚条件下与文献中的有限元法计算结果进行比较.结果表明,通过近似解析法获得开启力、泄漏量、气膜刚度与对照文献差别不大.相同转速下,气膜厚度在0.6~1.2 μm时,随着气膜厚度的增加,开启力和气膜刚度变小、泄漏量变大;相同膜厚下,开启力、泄漏量、气膜刚度均随转速的增大而增大.多种滑移流模型计算结果基本重合.