内圈离心位移对高速角接触球轴承刚度的影响

以弹性力学理论、滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,计算了角接触球轴承内圈在离心力作用下的径向位移,给出了计及内圈离心位移影响时,高速角接触球轴承滚动体与内、外圈的接触刚度与轴承整体的径向刚度、轴向刚度、角刚度的计算方法和相应程序。对7012/CD轴承的计算结果表明,轴承内圈外径的离心位移随转速增加而增大,在高速条件下其值较大,不容忽视;轴承内圈离心位移对内圈接触刚度和轴承径向刚度影响较大,导致内圈接触刚度和轴承径向刚度相对增大;对外圈的接触刚度、轴承轴向刚度和角刚度的影响很小;随着转速的增加与内圈离心位移的增大,对轴承内圈接触刚度与轴承径向刚度的影响会更加明显。因此,为使高速角接触球轴承的刚度分析更加精确、更加接近实际,必须考虑内圈离心位移的影响。     

流体动压轴承主轴系统的动态特性实验研究

选用螺旋槽轴承代替球轴承 ,建立了螺旋槽轴承主轴系统模拟试验台 ,研究了螺旋槽轴承主轴系统的动态特性 ,并考察了载荷、速度、轴承间隙以及润滑剂等对其动态特性的影响 .结果表明 :随着转速提高 ,螺旋槽轴承主轴系统的径向和轴向不可重复误差 ( N RRO)均减小 ;载荷对主轴的径向动态特性影响很小 ,但对其轴向动态特性影响较大 ,随着载荷增大 ,轴向 N RRO逐渐减小 ;主轴的径向和轴向 N RRO均随轴向间隙减小而减小 ;随着润滑剂粘度增大 ,主轴径向 NRRO逐渐减小 ,而轴向 NRRO受润滑剂的影响不明显 ;润滑剂粘度越大 ,主轴所消耗的功率越大     

推力轴承对轴承－转子系统的耦合作用研究

研究了推力轴承对轴承－转子系统的耦合作用。在传递矩阵法的基础上，提出一种研究考虑推力轴承影响的轴承－转子系统的动力学的通用方法。研究中考虑了如下几个因素：（１）推力盘的静态倾斜；（２）转子的静变形；（３）径向轴承中负荷的重新分配；（４）偏载对径向轴承性能的影响；（５）推力轴承对系统稳定性的影响。研究结果表明，在某些情况下，推力轴承对径向轴承的动特性、转子的静挠度、系统稳定性等具有显著的影响     

微载荷含油轴承摩擦性能研究Ⅰ.摩擦试验机设计

研制了1种针对径向轴承的微载荷摩擦试验机,介绍了其工作原理及结构,即利用外加载荷抵消浮动测试架重量以施加微小载荷,并利用激光位置传感器(PSD传感器)实现无接触位移测量;同时测量了摩擦副的转动角度并计算出摩擦系数;采用摩擦转角测量法和外加力矩平衡摩擦法测量微载荷下的摩擦性能,以测量时间末端位置作为位置基准,通过极限偏载平衡进行载荷标定.结果表明:微载荷摩擦试验机可应用于径向轴承在微小载荷下的摩擦力测量;可以通过在较大范围内设置结构参数来研究径向轴承的摩擦特性;并可利用数据采集技术研究速度和载荷连续变化条件下的摩擦性能.     

箔片-电磁混合轴承的稳态承载特性及控制

箔片-电磁混合轴承(HFMB)是一种将气体箔片轴承和电磁轴承混合使用的新型轴承,有效解决了气体箔片轴承低速磨损大和电磁轴承承载力有限的不足,并且具备载荷可分配和支撑系统动力学性能可调节等优点.文中在分析两种轴承稳态承载特性的基础上详细讨论了混合轴承的稳态控制方法,给出了一种以电磁轴承实际承载力与预分配承载力差值最小为控制目标,通过等边三角形为基本单元对混合轴承工作区域进行划分的箔片-电磁混合轴承稳态工作位置搜索算法.最后建立了系统模型并进行了数值仿真,验证了稳态控制系统的可行性和有效性.     

永磁向心轴承承载能力与刚度的计算

目前，尽管磁浮轴承技术的研究与开发应用已经受到国内外学者的广泛重视，但在永磁向心轴承承载能力的研究方面，却还存在着两个尚待解决的问题：一是将环形磁体作为无限长条形磁体处理，二是只能对轴承承载能力进行估算。针对这种情况，根据等效磁荷理论，在圆环状态下对轴向控制的永磁向心轴承的承载能力和刚度进行了研究，建立了永磁向心轴承承载能力数学模型，并对其计算结果作了试验验证，同时还提出了利用刚度系数建立的可供工程设计应用的永磁轴承承载能力和刚度的计算公式。结果表明，承载能力的计算值与实测值相当吻合；在偏心距的实际应用范围内，永磁向心轴承的径向刚度是个常量；内外磁环的轴向位移对磁轴承的承载能力和刚度都有明显的影响．因此，为了最大限度地提高这种轴承的承载能力和刚度，就要在设计其结构的过程中注意尽力保证内外磁环轴向对齐。     

电磁轴承—转子系统的动态特性

本文提供了一个闭环控制电磁轴承-转子试验系统,在电磁力的控制作用下,重量为4公斤、直径为50毫米的转子完全悬浮于二个径向电磁轴承之中,转速可达3000转/分。本文还建立了此闭环控制系统的数学模型,通过数字仿真分析了其动态特性,探讨了控制器参数对转子运动的控制效果以及与电磁轴承动刚度之间的变化关系。     

基于轴承边界元法的轧机圆锥滚子轴承的载荷研究

采用边界元法对高度非线性的滚动轴承接触问题进行了研究。利用轴承边界单元模拟轴承接触单元,采用赫兹接触理论对滚动体与轴承内外圈的接触宽度进行修正;根据轧机圆锥滚子轴承安装配合时轴承内圈与轧辊、轴承外圈与轴承座均采用松配合的特点,在多物体有摩擦弹性接触的边界元法基础上,编制了四物体有摩擦弹性接触的专用轴承边界元法计算程序;并对轧机四列圆锥滚子轴承进行了数值分析,验证了算法的可行性和有效性。结果表明:四列滚动体上圆锥滚子小端受较大的压力,且滚动体端部压力远大于中部压力;滚动体承受的轴向压力与四列圆锥轴承的锥度分布一致,最大应力出现在第一列滚动体靠近辊身侧的位置;各个滚动体的接触宽度与滚动体上承受的径向载荷分布规律一致,非轴承接触面所受载荷的分布与承受载荷的滚动体的位置相对应。     

转子轴承系统电磁阻尼器的位移反馈振动控制

本文研究在周期激振力作用下转子轴承系统电磁阻尼器的位移反馈振动控制。首先给出受电磁阻尼器控制的一般线性多自由度转子轴承系统的振动方程，控制力和电磁阻尼器结构参数，控制电流等之间的关系式，然后提出在保证系统稳定的前提下，通过位移反馈控制其电流位移增益矩阵应满足的条件；其次以单盘对称转子轴承系统为例，求出转子系统受电磁阻器控制的幅频响应和相频响应；最后给出算例，打印出电磁阻尼器的静态电流，电流位移增益     

电磁轴承系统的刚度阻尼特性分析

分析了电磁轴承系统的刚度阻尼特性与系统结构参数及其控制器频响特性之间的关系。给出了系统控制电流的相位对系统稳定性和刚度阻尼特性的影响。提出了电磁轴承系统的复阻尼概念，以及部分刚度阻尼特性指标的实际意义和计算方法。     

Fully suspended, five-axis, three-magnetic-bearing dynamic spin rig with forced excitation

A significant advancement in the dynamic spin rig (DSR), i.e., the five-axis, three-magnetic-bearing DSR, is used to perform vibration tests of turbomachinery blades and components under rotating and non-rotating conditions in a vacuum. The rig has three magnetic bearings as its critical components: two heteropolar radial active magnetic bearings and a magnetic thrust bearing. The bearing configuration allows full vertical rotor magnetic suspension along with a feedforward control feature, which enables the excitation of various modes of vibration in the bladed disk test articles. The theoretical, mechanical, electrical, and electronic aspects of the rig are discussed. Also presented are the forced-excitation results of a fully levitated, rotating and non-rotating, unbladed rotor and a fully levitated, rotating and non-rotating, bladed rotor in which a pair of blades were arranged 180° apart from each other. These tests include the “bounce” mode excitation of the rotor in which the rotor was excited at the blade natural frequency of 144 Hz. The rotor natural mode frequency of 355 Hz was discerned from the plot of acceleration versus frequency. For non-rotating blades, a blade-tip excitation amplitude of approximately 100 g A⁻¹ was achieved at the first-bending critical (≈144 Hz) and at the first-torsional and second-bending blade modes. A blade-tip displacement of 1.778×10⁻³m (70 mils) was achieved at the first-bending critical by exciting the blades at a forced-excitation phase angle of 90° relative to the vertical plane containing the blades while simultaneously rotating the shaft at 3000 rpm.     

推力轴承瓦面形面对润滑性能影响的研究

以三峡机组推力轴承为研究对象，运用瓦面二次曲面数学模型和三维热弹流润滑性能分析软件，对平面形面、圆柱形面、马鞍形面、横弯形面、球形形面和反横弯形面等6种瓦面形面的推力轴承的最小油膜厚度，最大油膜压力和最高油膜温度等进行了大量的数值计算。在分析和比较上述6种瓦面形面推力轴承优点和缺点的基础上，指出沿周向凸起的瓦面形面及沿径向下凹的瓦面形面均有利于形成收敛的油膜几何形状，从而显著提高轴承润滑性能。     

大型水轮发电机推力轴承热弹流润滑性能分析

以巴氏合金瓦和弹性金属塑料瓦推力轴承为例,介绍了大型水轮发电机推力轴承热弹性流体动力润滑性能的有限元分析方法。物理模型包括润滑油膜、推力轴承和镜板推力头,采用ADINA（T）程序计算水口巴氏合金瓦和三峡弹性金属塑料瓦推力轴承和镜板推力头的热弹性变形,并对轴承性能的计算结果和测量结果进行了对比分析。结果表明,计算结果和实测结果吻合。     

超导磁力与静压液膜力复合轴承的静动特性分析

以新一代液体火箭发动机涡轮泵为应用前景,提出了一种带小孔节流的超导-液体静压复合推力轴承.该复合轴承由6块圆形超导瓦和6块带有小孔节流的圆形液体静压推力瓦构成,依靠涡轮泵系统自带的低温介质(如液氢液氧等),可以实现超导磁斥力与流体静压力的复合.基于解耦方法分析了复合轴承的静动特性,重点研究不同液膜厚度下复合轴承的承载力和刚度随节流孔径、液腔直径等的变化规律.在设计工作点附近,超导推力瓦和静压推力瓦的承载力大体相当,而后者的刚度则是前者的300倍以上.理论结果表明该复合结构既可以保证启动阶段无接触摩擦,又能在工作阶段保持较高刚度以抗冲击,对设计高可靠性火箭涡轮泵的轴系结构具有参考价值.     

High-speed electrospindle running on air bearings: design and experimental verification

In high-speed machining there are a number of applications in which the spindle is supported by air bearings. This type of bearings has very low friction and wear, resulting in virtually unlimited life. If the system is designed correctly the radial stiffness on the tool is comparable to that of ceramic ball bearings. A mathematical model of rotor-air bearing system and experimental work on high-speed spindle for machining applications are presented. The model is numerically solved paying special attention to boundary condition of supply ports. The discharge coefficient c _d is considered on the basis of experimental findings. The influence of clearance and supply port diameter is discussed for radial bearings and axial thrust bearings. The aim is to find an optimum solution representing the compromise between high stiffness, supply flow and stability. The prototype of a high-speed electrospindle running on air bearings is described. The rotor, 50 mm in dia. and weighing 7 kg, is designed for 100 krpm. The spindle is driven by a high frequency asynchronous motor featuring closed loop speed control. Experimental stiffness curves are shown at different supply pressure ratings.     

推力轴承瞬态启动油膜热不稳定性的线性分析

以简化推力轴承为对象 ,理论上证明了推力轴承运行时存在热不稳定性 ,采用小扰动分析法得到了油膜温度的扰动方程 ,应用简正模态分析法推导了无量纲热不稳定性准则数以及推力轴承运行的热不稳定性准则 .     

径向磁化的多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型

为了解决径向磁化双环永磁轴承轴向磁力偏小的问题,设计了径向磁化多环嵌套永磁轴承新结构。基于磁路及虚功原理法,结合径向磁化多环嵌套永磁轴承结构特点及线性叠加原理,建立了径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型。模型表明:径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力与磁环剩磁平方成正比,磁力随磁环间隙的增大而减小,随磁环数的增大而增大;在正常轴向工作范围内,轴向磁力随轴承轴向偏移的增大而增大。模型计算结果与有限元计算结果基本吻合。对比计算说明:径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力远大于由原多嵌套磁环所构成的若干双环永磁轴承轴向磁力之和。