Numerical investigation on the influence of surface texture on the performance of hydrodynamic journal bearing

Many researchers have adopted various techniques for improving the performance characteristics of journal bearing. Apart from other parameters, incorporation of different forms of surface texture (sinusoidal, dimple, spherical etc.) on bearing or shaft also helps to increase the load carrying capacity and reduce the friction coefficient etc. in the journal bearing. Present study investigates the influence of different forms of surface texture on finite journal bearing which has been considered in the form of negative texture (micro cavities) at different locations of bearing surface. The Governing equations are solved numerically through finite difference approach for analysis of texture effects on bearing characteristics. It has been observed that the presence of micro cavities at different locations of bearing surface help in enhancing the bearing performance. It has also been found that the negative half wave texture enhances the bearing performance more in comparison to full wave texture on bearing surface.     

轴电流作用下电机轴承润滑脂研究进展

发电机和电动机是最普遍使用的动力设备之一,电机轴承润滑脂是保证电机稳定、高效运转的关键,电机轴承在轴电流作用下润滑脂性能退化,会导致轴承失效. 作者在本文中介绍了电机轴承轴电流的产生和危害,同时对电机轴承润滑脂性能和作用进行了分析, 重点介绍了如何防止和抑制轴电流对轴承的损伤,并指出电机轴承润滑脂需要解决的问题和未来发展的趋势.      

含浸凝胶自润滑轴承材料的制备及性能研究

利用新型凝胶润滑剂替代传统的润滑油或脂灌入铁基和聚酰亚胺多孔轴承材料中获得一种新型自润滑轴承材料,并研究制备工艺、储油性能和润滑性能.在摩擦热的作用下,凝胶润滑剂由半固态转变为液体,从轴承材料的孔隙中渗出,实现自润滑.而且,凝胶在液态下大大提高基础油的黏度,减少高速运转时轴承的甩油问题;摩擦结束后,凝胶润滑剂又能再次冷凝并储存在含油轴承材料的微孔中,从而减少油的泄露或挥发,提高其储油能力.因此,这种新型含浸凝胶的自润滑复合材料有望用于含油保持架/轴承.     

微尺度气体滑动轴承的Monte Carlo模拟与性能分析

改进了直接模拟Monte Carlo (DSMC)方法并模拟研究了轴承构型、滑动速度、壁温及环境压力对微气体滑动轴承内部压力分布及承载能力的影响.结果表明:轴承的几何构型和滑动速度对轴承的性能影响很大,对于相同长度的轴承,气体的峰值压力与轴承的承载能力随轴承出口尺寸的减小和滑动速度的增大而增大;当轴承的几何形状和滑动速度固定时,通道壁温和环境压力是影响轴承性能的重要因素,壁温越高,轴承的承载能力越强;环境压力不同,轴承性能亦有所不同.     

复合表面径向滑动轴承的概念和性能预报

近年来的研究发现固液界面的滑移可以减小表面摩擦,但也会造成流体动力效应下降甚至消失.本文提出了复合表面滑动轴承的概念,轴套表面由具有不同吸附和滑移特性的复合表面组成,发现复合表面轴承比普通轴承有许多优点.通过改变轴套表面的滑移特性可以改变和优化轴承的各种性能,例如摩擦系数、承载力、润滑剂流量、承载角等.数值解表明,在轴承高压区改变轴套表面滑移特性,轴承的整体性能会有大幅度提高.例如,本文给出的初步优化设计方案使得摩擦系数降低50%以上,同时承载力可提高20%,并且承载角可以降低33%.本文提出的设计理念不但可用于设计出具有更优异特性的径向滑动轴承,而且可以设计出具有复合表面的轴向滑动轴承或滑块轴承.复合表面滑动轴承在降低轴承摩擦、提高承载能力方面有很大的空间可以探索.     

混合式陶瓷球轴承在液氮中的摩擦学性能研究

研究了由ＳｉａｌｏｎＳｉ３Ｎ４陶瓷球,９Ｃｒ１８内外环以及由ＰＴＦＥ和玻璃纤维制成的保持架组合成的混合式陶瓷球轴承在液氮气氛和重负荷条件下的摩擦磨损性能,结果表明,通过９０ｍｉｎ的－１９６℃超低温台架试验后,混合式陶瓷球轴承仍可以正常工作,对试验后的陶瓷球进行显微镜观察未发现大面积的接触疲劳破坏,但在内外环滚道表面有轻微疲坑,混合式陶瓷球轴承的摩擦功耗明显低于钢制球轴承。     

轴同期涡动和轴承座激振对轴承油膜稳定性的影响

在自行设计的轴承试验台上研究了轴颈同期涡动和轴承座激振对油膜层流失稳的影响 .结果表明 :随着轴颈偏心的增大 ,涡动倾向增强 ,流体出现层流失稳 ;当涡动倾向较弱时 ,影响油膜层流失稳的主要因素是轴承激振的强度以及低频激振 ,而高频激振对其影响较小 ;但当涡动倾向较强时 ,轴承激振的强度以及激振频率对油膜层流的失稳几乎没有影响     

具有可变均压槽的气体静压推力轴承性能研究

具有可变均压槽的气体静压推力轴承,是作者提出的一种新结构轴承.本文建立了这种新结构轴承的性能计算方法,用有限差分法耦合求解气体静压推力轴承的雷诺方程和弹性薄片的变形控制方程,得到轴承的各项性能参数,并通过试验加以对比验证,计算结果与试验具有较好的一致性.结果表明该新型气体静压推力轴承的设计方案能够提高轴承的刚度.     

车致桥梁支座动反力频谱特性及影响因素研究

建立频域内的车辆-轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,包括1/8车辆模型和CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道-桥梁-支座模型两部分,以快速求解100Hz以内的桥梁支座动反力。将CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道-桥梁-支座模型简化为4层叠合梁,采用Euler梁模拟钢轨、轨道板、底座板和箱梁,采用具有复刚度的弹簧模拟扣件、CA砂浆层、滑动层和桥梁支座。以32m简支桥梁为研究对象,分析了支座动反力的频谱特性,并讨论了轨道不平顺、扣件刚度和支座刚度对支座动反力的影响规律。结果表明:支座动反力在车轮-轨道系统的固有频率附近出现峰值;轨道不平顺幅值在很大程度上决定了支座动反力幅值,其峰值频率点在支座动反力曲线上得以体现;扣件刚度降低可一定程度上减小轮轨力及支座反力峰值、频段幅值及峰值频率;支座刚度降低可以减小支座反力幅值,同时降低峰值频率,其主要通过改变轨道-桥梁耦合系统的频响特性实现,而轮轨力基本不受其影响。     

圆柱滚子轴承运动关系的试验研究

在工程应用中，打滑损伤是导致滚动早期失效的主要原因之一，因此，通过试验研究分析了圆柱滚子轴承保持架的转动速度、轴承径向载荷、内圈转动速度和滚动体数与打滑现象及滑差率的关系。结果表明，在径向载荷一定时，轴承的转动速度越高，保持架的打滑现象越严重。在轴承同圈转动速度一定时，轴承径向载荷增大和滚动体数减少，都有利于轴承保持架的滑差率减小。     

球轴承启停过程的瞬态热混合润滑分析

建立了角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑了热效应和时变效应的Reynolds方程,对启动和制动过程中的球轴承瞬态热混合润滑问题进行了分析,考虑了不同加速度启动工况下的瞬态热混合润滑情况.结果表明:启动过程中,随转动速度的增大,最小膜厚增大,轴承逐渐由边界润滑进入弹流润滑状态;不同滑滚比下进入弹流润滑状态的时间有所不同,随着滑滚比的增大,进入弹流润滑的时刻有所推迟,轴承处于同一转速条件下的油膜厚度变小;随着转速的增大,油膜温度升高,最高油膜温度增长幅度减小;加速度的增大使边界润滑消失的时间提前,随着转速的增加,油膜温度增大,且在同一时刻加速度越大油膜温度越高;油膜减小过程中的挤压膜作用导致轴承制动过程中的油膜厚度大于启动过程中的油膜厚度;由于在相同转速下轴承在启动时处于边界润滑状态,而在制动时处于弹流润滑状态,润滑状态的不同导致制动过程中的最高油膜温度较启动过程较小.     

Study of milling stability with Hertz contact stiffness of ball bearings

This present work examines the stability and nonlinear responses of a spindle milling system supported by ball bearings. A shaft finite element based on Timoshenko beam theory is employed to model the spindle, and modal reduction method is therefore adopted for saving the numerical calculating time. The issues of evaluating the effects of the ball bearing Hertz contact stiffness are consequently addressed. It is found that suitable constant bearing stiffness can be adopted to replace the nonlinear nonsmooth Hertz stiffness in prediction of the critical cutting depth of the milling system in certain bearing configuration conditions. For the constant bearing stiffness can be obtained by experiment, this replacement will undoubtedly simplify the spindle-bearing milling system. But with the increase in the bearing clearance, the spindle milling system will present obvious nonlinear behaviors, and the nonlinear Hertz contact bearing stiffness will take over. Isolated islands of chatter vibration, which are induced by the nonlinear nonsmooth bearing Hertz stiffness, can be found exist in milling processes in large bearing clearance conditions.     

狭缝节流气体静压轴颈-止推轴承静态特性分析

在气体静压轴颈 -止推轴承的离散化过程中 ,采用有限元方法 ,利用加权余量法将其二阶偏微分方程降低一阶 ,使利用三角单元线性插值函数成为可能 ,简化了压力分布方程式的计算 ,给出了轴承的静态特性 ,分析了结构工艺尺寸、狭缝宽度和轴承间隙等因素对径向和轴向承载性能的影响 ,揭示了轴颈和止推轴承之间的相互影响规律 ,并且研究了轴承内部气膜压力分布的规律 .最后 ,通过实测值对计算结果进行了验证     

水泵水润滑导轴承耐久性研究

水泵水润滑导轴承的耐久性主要取决于轴瓦材料的耐磨性.以常用的橡胶导轴承为例,分析了轴瓦磨损速率的影响因素及影响规律,建立了轴瓦磨损速率的计算公式.以某泵站为例,确定了导轴承橡胶轴瓦磨损速率各个影响因素的取值范围及概率密度函数,建立了基于可靠度的导轴承耐久性理论,计算了基于可靠度的水润滑橡胶导轴承的运行寿命.结果表明:水体含沙量对橡胶轴瓦磨损速率影响较大.橡胶导轴承采用清水润滑时,具有95%可靠度的运行寿命为4.2 a;而采用含沙量为0.15%的河水润滑时,具有95%可靠度的运行寿命仅为0.5 a.研究结果对合理确定水润滑导轴承的润滑介质和检修周期,提高其可靠耐久性具有重要意义.     

推力电磁轴承的电磁场分析

利用有限元法对推力电磁轴承的磁场分布进行了分析计算,并通过对某一实际电磁轴承的推力轴承磁场分布及漏磁的分析计算,得出了推力轴承和推力盘之间的气隙及推力轴承和转子之间的气隙之比的最佳设计值,所得结果可作为推力电磁轴承实际设计的准则     

轻载径向滑动轴承中Taylor涡动的产生和影响研究

本文用原始变量法直接求解了三维的Ｎ－Ｓ方程，计算分析了高速旋转有限长圆柱轴承中油膜层流失稳产生涡动的临界Ｔａｙｌｏｒ数及流场、压力场和摩擦阻力。轴承端部泄油量等的变化。结果表明，在有限长同心圆柱轴承中，随着轴旋转速度的提高，轴承磨擦阻力线性增大，油膜层流失稳出现的涡动增加轴承摩擦阻力并减少轴承端部泄油量，油膜层流失稳后，轴承长度方向均匀地排列着一些流体涡，涡动的强度从轴承中间截面向轴承端部逐渐减弱     

可变节流高度气浮支承结构设计及动态性能分析

为了使气浮支承的承载力动态可调,设计了一种可变节流高度气浮支承. 通过建立气浮支承计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,利用CFD动网格技术来模拟小孔节流器的运动,研究小孔节流器的结构参数、运动参数及气浮支承的工作参数对可变节流高度气浮支承动态性能的影响. 结果表明:通过调节小孔节流器的节流高度可以明显改变气浮支承的承载力;在只考虑单一变量的前提下,气浮支承承载力的波动量随着小孔节流器的运动幅值、运动频率、节流高度、直径和气浮支承供气压强的增加而增加,但随着气膜厚度的增大而减小;当小孔节流器直径较小时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅很小,但当小孔节流器直径增大时,随着小孔节流器运动频率的增加,气浮支承动刚度的增幅会明显变大.      

A tilted pad thrust slider bearing improved by the boundary slippage

The present paper proposes a new type of hydrodynamic lubricated tilted pad thrust slider bearing which is augmented with the boundary slippage at the stationary contact surface in the inlet zone. This design is of purpose to reduce the friction coefficient but increase the load-carrying capacity of the bearing. A theoretical analysis is presented for this bearing. Computational results and design guides for this bearing are given. It is found that the most increase of the carried load of the bearing by the boundary slippage is around 30 %, while the most reduction of the friction coefficient of the bearing by the boundary slippage is more than 40 %. This advantage is reached when the boundary slippage zone occupies 80 % of the bearing lubricated area and the fluid-contact interfacial shear strength at the boundary slippage interface is very low.     

Single-structured hybrid gas-magnetic bearing and its rotordynamic performance

Nonlinear Dynamics - This work proposes a novel hybrid gas-magnetic bearing (HGMB) which has single bearing structure. The gas bearing and the active magnetic bearing (AMB) share the same airgap,...     

基于振动监测的静载荷滑动轴承接触摩擦故障诊断实验研究

采用静载荷滑动轴承试验台模拟轴颈-轴承从液体润滑状态逐步向干摩擦状态过渡时的接触摩擦故障的发生和发展过程,进而利用振动信号诊断滑动轴承的接触摩擦故障;通过对特征参数进行归一化处理得到无量纲特征参数,进而通过无量纲特征参数的适当数学组合得到无量纲诊断准则,并探讨了无量纲诊断准则的适用性.结果表明:利用所得到的无量纲诊断准则进行轴颈-轴承接触摩擦故障诊断时无须建立用于模式识别的标准模,可实现快捷方便的故障诊断;无量纲诊断准则对工况不敏感,而对故障更敏感,适用于可变工况下滑动轴承的故障诊断,且诊断成本较低.