基于解析法的农机轴承转子系统润滑特性分析

【目的】农机设备的不断更新发展对设备的整机性能提出了更高的要求,因此,对农机的滑动轴承转子系统的承载能力、运行稳定性以及摩擦损耗等特性进行研究十分重要。【方法】针对有限长农机动压滑动轴承模型,采用分离变量法、Sommerfeld积分变换法、Reynolds边界条件等,对农机转子系统的油膜压力进行解析求解,并对有限长、无限短、无限长三种不同农机转子轴承模型的系统承载能力系数和能量损失特性进行了分析。【结果】1）同等偏心率条件下,无限长轴承模型承载能力最强,其次是有限长、无限短轴承模型;随着偏心率的增大,有限长轴承模型的承载能力也会增大,并且与无限短轴承模型变化的趋势和速率相近。2）在偏心率相同的情况下,长径比越大,系统能量损失越大;无限短轴承模型的能量损失几乎为0,与实际严重不符;无限长轴承模型在整个偏心率内能量损失过大。【结论】通过对比发现,无限长、无限短轴承模型运行特性的误差较大,故不能应用于农机的实际检测;有限长农机轴承模型解析油膜力更加贴合实际,计算速度快,准确性高,提高了农机实际应用中的故障检测效率,可以为农机转子系统在实际应用中的故障检测提供可靠的理论支持。     

农机滑动轴承油膜润滑理论及边界条件的研究

【目的】为了更好地研究油膜润滑理论在农业机械轴承上的应用,更高效灵活地使用农业机械。【方法】课题组通过概括滑动轴承油膜润滑理论的发展和研究现状,根据滑动轴承油膜的形成机理详细分析了油膜润滑理论的核心,即Reynolds方程,分别研究了轴承润滑分析中Reynolds方程三种不同的边界条件;针对不同的边界条件讨论了它们在轴承润滑分析中的优缺点,并重点分析了在Swift-Stieber边界条件下滑动轴承圆度误差旋量参数对滑动轴承油膜压力的影响。【结果】1）传统的边界条件如半Sommerfeld边界条件、Sommerfeld边界条件不适用于对误差轴承进行润滑特性分析,而Swift-Stieber边界条件可以对误差轴承的润滑特性进行良好的分析;2）在Swift-Stieber边界条件下求得的压力计算结果与实际情况较为接近;3）在Swift-Stieber边界条件下的Reynolds方程的圆度误差旋量参数会改变最大油膜压力的数值,与理想圆截面相比,油膜压力会随着旋量参数的增大而增大。【结论】Swift-Stieber边界条件是目前比较符合实际的边界条件,在Swift-Stieber边界条件下对Re...     

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.     

基于MATLAB的筒式水轮机导轴承润滑油膜承载性能分析

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题,以大型数学计算软件Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程(油膜压方程)进行了全新求解.首先利用五点差分法离散水导轴承压力方程并建立相应的代数方程模型;然后利用Matlab编程计算,定性探讨了不同偏心率下筒式水导轴承的油膜压力分布情况,并给出数值分析三维网格结果图形分布;最后,从所得压力分布情况,推出了润滑油膜力的非线性,且随着水导轴承偏心率的不同,主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化.     

基于MATLAB的筒式水轮机导轴承润

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题,以大型数学计算语言Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程（油膜压力方程）进行了全新求解，首先利用五点差分法离散水轮机导轴承压力方程并且建立了相应的代数方程模型。然后利用Matlab对其编程计算，分别定性探讨了不同偏心率下筒式水轮机导轴承的油膜压力分布情况并给出数值分析三维网格结果图形分布。最后，从所得压力分布情况推出了润滑油膜力的非线性，且随着水轮机导轴承偏心率的不同，主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化。     

基于MATLAB的筒式水轮相导轴承润滑油膜承载性能分析

针对水轮发电机组筒式水轮机导轴承的润滑不良问题，以大型数学计算软件Matlab为工具对其润滑油膜承载力的分布即润滑油膜Reynolds方程（油膜压方程）进行了全新求解。首先利用五点差分法离散水导轴承压力方程并建立相应的代数方程模型；然后利用Matlab编程计算，定性探讨了不同偏心率下筒式水导轴承的油膜压力分布情况，并给出数值分析三维网格结果图形分布；最后，从所得压力分布情况，推出了润滑油膜力的非线性，且随着水导轴承偏心率的不同，主轴径向力和油膜承载力也随之相应变化。     

推力滑动轴承油膜厚度对流场的影响

对推力滑动轴承轴瓦的瓦面进行模型建立,然后对模型进行网格划分、边界设置,最后通过迭代计算,得到推力轴承内部流场特征,了解到流场的流动趋势和压力分布规律。在此基础上对相同油膜厚度、不同结构瓦面的滑动轴承进行比较分析,并进一步分析了不同油膜厚度对轴承流场的影响。     

轴-轴承系统强度和刚度与摩擦学的耦合分析

分析了轴-轴承系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。计算结果表明,此时的轴承油膜压力明显偏布且最大油膜压力增大。在轴承润滑分析的基础上,将得到的轴承油膜压力作为载荷边界条件,计算了轴的应力分布。结果显示此时轴的应力分布在轴承最大油膜压力作用的邻近区域发生了明显变化,应力数值有较大增加,影响轴的强度。     

基于油膜力做功的滑动轴承动力特性及转子稳定性

应用滑动轴承两相流理论和非定常动网格技术,建立了基于两相流理论的滑动轴承动力特性多频椭圆涡动求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了滑动轴承单相流与两相流模型的油膜压力分布特点以及轴颈多频椭圆涡动轨迹下油膜力的变化规律,并基于油膜力做功的方法定量分析了轴颈涡动频率、偏心率对转子稳定性的影响.研究结果表明:建立的转子多频涡动模型,只要2次非定常求解便可得到多个涡动频率下的动力特性系数,提高了分析效率;轴颈涡动引起油膜力随之变化,且油膜力的频率与轴颈涡动频率相同;轴颈涡动频率对滑动轴承动力特性系数和转子稳定性影响较大,需要考虑轴颈涡动频率对滑动轴承动力特性的影响;轴颈偏心率越大,油膜力对轴颈所做负功的绝对值越大,轴颈涡动能量被消耗得越快,越有利于转子的稳定性.     

供油槽对阻尼轴承油膜动力性能的影响

根据对阻尼轴承供油槽的流体动压作用分析结果,研究了供油槽对油膜速度分布和油膜压力的影响,建立了包含供油槽动压作用的油膜作用力数学模型,并进行了实验验证,分析了供油槽的尺寸变化对油膜动力参数的影响。结果表明：当雷诺系数和偏心率较大时,传统理论将供油槽视为均匀压力腔的假设是不正确的。     

低压浑水管道输沙规律研究及水流挟沙力计算

【目的】确定输水工程适宜运行的水力条件。【方法】以巴音沟河流域输水工程为研究对象,通过数值模拟的方法研究不同泥沙质量浓度、压力条件下浑水管道输沙规律及水流挟沙力特性。【结果】(1)管道断面垂向泥沙质量浓度分布受压力、体积含沙量及管径等因素的影响;当压力及管径较小时,泥沙淤积厚度为6.3～8.0 mm,压力及管径较大时,在Y=-0.07区域以下淤积较多,淤积厚度达到8.6～9.4 mm;(2)同一管径及流速下,随着体积含沙量的增大,该区域流速梯度增大,最大增幅为14%;(3)随着水流速度增大,水流挟沙力增大,悬移质质量浓度也越大,但是悬浮指标逐渐变小。【结论】在低压浑水管道中,管径越大、泥沙质量浓度越大、压力越小,水流挟沙力越小,泥沙越容易淤积。     

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.     

多轴压缩装置滑动轴承-转子系统不平衡响应分析

本文从转子动力学角度出发,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,基于流体动压轴承理论和有限差分法计算非线性油膜压力,提出了一种由滑动轴承支承的多轴离心压缩机转子系统动力学模型,并从轴心轨迹、轴承偏心率、频谱响应等方面,分析了该非线性轴承-转子系统的不平衡效应及振动特征。结果表明：转子在理想化的不平衡量下,振动特征主要表现为次同步涡动。随着不平衡量的增加,转子主同步响应增大,在0.2g*mm不平衡量下,转子系统出现多重椭圆轨迹,非常不利于转子系统的使用寿命。在G1平衡精度下,转子系统具有良好的动力学特性,可保证多轴压缩机主轴转子系统在正常工况下稳定健康运转。     

基于模糊综合评价的四川省水土资源承载力时空演变分析

【目的】正确认识和评价水土资源承载力,为四川省水土资源高效利用、生态文明建设提供科学依据。【方法】基于四川省经济社会、资源环境等相关数据,构建模糊综合评价模型,分析了四川省水土资源承载力的动态变化及区域差异。【结果】2005—2014年,四川省水土资源承载力整体呈波动缓慢上升趋势,其中压力子系统与响应子系统均缓慢上升,与水土资源承载力变化趋势基本一致;状态子系统评价指数呈明显波动上升趋势。从空间分布特征看,高等承载力区主要集中在东、中部地区,呈现出东高西低的特点。相对而言,2005—2014年四川省各市州水土资源承载力呈不同程度的波动变化。川中平原区、川东北丘区的大部分市州水土资源承载力有减小趋势,而川南丘区、川西高原区和攀西山地区整体呈上升态势。【结论】2005年以来,四川省的水土资源承载力小幅提升,但仍有较大的改善需求和空间。为全面提升水土资源承载力,提出了通过供给侧改革转变经济发展方式、严格控制用水定额和执行土地使用管制制度、重视水土资源的生态环境功能等对策。     

柴油机连杆衬套润滑计算分析

通过对某型号柴油机连杆衬套进行研究计算,建立了适用于连杆衬套动压润滑的Reynolds方程。采用有限差分法求解分析连杆衬套的润滑性能。结果表明:油膜压力的大小直接影响了连杆衬套轴承的承载能力,偏心率对油膜压力的影响不容忽视。     

水润滑轴承-转子系统的瞬态响应特性

阶跃、脉冲等非周期载荷具有幅值突变、变化剧烈的特点,当它们作用于滑动轴承主轴时,轴心位置可能会发生突变,造成轴承润滑状况的突然变化.海水淡化泵机组在启动、停机和转速变化时,可能会承受不同的瞬变载荷,为研究该泵水润滑轴承在瞬变载荷作用下的润滑情况及动特性的变化,使用Pro/E三维造型软件建立水润滑轴承-转子系统的流固耦合模型,应用计算流体动力学(CFD)技术和流固耦合(FSI)方法,分别对水润滑轴承-转子系统施加阶跃载荷、矩形载荷和三角脉冲载荷,分析不同时刻下转子的弹性变形对水润滑轴承周向压力分布、水膜承载力以及轴心位置的影响.结果表明:在瞬变载荷作用时,轴心位置、水膜承载力和最大水膜压力都有较大的变化并呈现一定的振荡过程;由于脉冲载荷作用时间有限,随着其消失,轴心位置仍收敛于原来的平衡位置,而阶跃载荷则使轴心位置收敛于新的平衡位置.     

阻尼槽型连续供油配流副润滑机理的数值模拟

建立了阻尼槽型连续供油配流副油膜形成的数学模型。该数学模型用于描述配流副中油膜的运动变化规律和工作介质在阻尼槽、通油槽中的压力、流量特性及分布规律。在数学模型中考虑了配流副高、低压对油膜形成和变化产生的影响。通过该数学模型可以得出压力、温度对配流副油膜厚度、泄漏流量等润滑特性参数的影响规律。对不同工况下配流副油膜的形成进行仿真分析，结果表明在其他工况不变时，油膜厚度随压力和温度的增加而减小，配流副泄漏流量随压力和温度的增加而增大。     

不同工况下轴流泵转子径向力及其压力脉动分析

【目的】研究轴流泵转子所受径向力及内部压力脉动。【方法】采用试验以及ANSYS CFX定常计算的方法,研究了轴流泵的外特性;采用ANSYS CFX软件对轴流泵内部流场进行了非定常计算,研究了不同流量工况下轴流泵内部转子径向力的分布情况及内部不同监测点压力脉动的时域和频域特性。【结果】(1)数值计算的外特性结果与试验结果的趋势基本吻合,数值计算具有较高准确度;(2)转子运动时,内部流场关于转动中心呈现不对称性;(3)3种流量工况下径向力的分布均呈现一定的周期性,小流量工况下瞬态径向力最不稳定,波动较大,设计流量工况下瞬态径向力较小,大流量工况呈现较好的平衡状态;(4)不同流量工况下压力脉动受叶片数影响,主要以叶频为主,且随着频率的增加,压力脉动逐渐减小,说明低频信号是引起压力脉动的主要原因,从整体来看,各监测点压力系数随着流量幅值的增大而逐渐减小,但轮缘进口处变化较快,说明轮缘进口压力脉动受流量变化影响最大。【结论】轴流泵内部转子径向力随流量的增大趋于稳定,不同流量下内部不同点的压力脉动存在明显差异。     

基于数值模拟的多级离心泵轴向力平衡研究

【目的】多级离心泵在运行过程中易产生较大的轴向力,严重影响泵的稳定运行,亟需探究切除部分后盖板以平衡轴向力方法的可行性。【方法】基于修正的SST k-ω湍流模型,利用CFX软件对不同流量工况下多级离心泵的内部流动进行了数值模拟分析,得到了在不同流量工况下离心泵的各级前后盖板压力云图。【结果】1）在所研究的流量工况范围内,多级离心泵由于水力损失严重,一开始的效率和功率整体偏低,随着流量不断增大,效率呈先增后减趋势,功率不断增大,扬程曲线为陡降曲线。2）多级离心泵各级前后盖板所受压力从首级开始呈逐级递增趋势,级数越大盖板所承受的轴向力越大,且轴向力的方向均由前盖板指向后盖板。【结论】选择合适的流量工况对于提升多级离心泵的工作效率十分重要。切除部分后盖板,使前盖板与后盖板的面积相近,受力时更加均匀,能够达到平衡轴向力的效果,证明了设计方法的可行性。     

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.