气浮长轴承支撑弹性转子的非线性动力学行为分析

以气浮长轴承支持的高速弹性转子-轴承系统为研究对象,采用一种新的长轴承气膜力的表达式,并运用现代非线性动力学理论建立系统的动力学方程,利用Runge-Kutta法求解非线性方程,运用Fortran和Matlab对系统进行数值模拟。通过分析相图、分岔图、Poincare截面图以及幅值谱图,得出系统丰富的非线性特性。结果表明,系统中存在分岔、概周期及混沌运动等复杂的动力学行为,在此基础上分析了系统的某些参数对系统非线性动力学行为的影响。     

精密直线电机气浮轴承参数辨识

基于精密直线电机气浮轴承支撑的结构特点,针对气浮轴承动力学参数辨识问题,利用有限元方法建立了该结构系统的有限元模型,运用理论模态分析与实验模态分析相结合的方法,对该结构的气浮轴承的参数进行了辨识验证,得到了精密直线电机气浮轴承的动力学参数.仿真结果与实验结果相符,证明该方法有效,为该系统进行动力学优化分析提供了基础.     

纳米级超精密气浮工件台振动特性分析

针对超精密气浮工件台的振动特性展开研究,提出了一种气固耦合的仿真处理方法.采用在气浮孔中施加对地弹簧的方法来模拟气浮系统,建立了工件台系统的动力学模型,推导出了系统的振动方程,对振动特性进行了求解和分析,得到了系统的固有频率和振型,对系统的结构刚度有了一个较为准确的估计.仿真结果表明振动对工件台定位精度影响很小,但会给测量造成一些误差.由仿真辨识出了气浮引起的振动频率范围,为系统的进一步优化提供了理论依据.通过试验证明了仿真模型的正确性和精确程度,并由试验结果证实了由气浮产生的振动远小于由系统结构引起的振动.     

超精密气浮工件台误差建模

为了研究多种作用因素在高加速、大行程条件下对超精密微动台静态精度的影响,利用刚体运动学,通过综合工件台中的线性位置误差与角位置误差,建立了超精密气浮工件台的静态误差解析模型。利用该模型,结合有限元等方法定量分析了超精密气浮工件台中加速度、制造误差、结构柔性及气浮轴承刚度等普遍存在的误差因素同时作用时对系统最终精度的影响。通过分析,证明在高加速、大行程条件下,气浮轴承的角刚度不足是造成静态误差的主要因素。     

平面静压气浮轴承垂直微冲击的稳定性

为研究垂直微冲击引起的平面静压气浮轴承稳定性问题,利用线性摄动法,建立由稳态Reynolds方程、扰动Reynolds方程和轴承运动方程组成的微扰动分析模型,利用COMSOLMULTIPHYSICS软件中的PDE模块,获得了平面静压气浮轴承受到垂直微冲击后气膜内压强和气膜厚度随时间的变化过程。仿真试验表明:轴承的振动频率和阻尼系数与垂直微冲击的强弱无关,与气膜厚度和供气压强有关。轴承振动频率在不同冲击下,都约为200Hz。随供气压强增大,轴承阻尼系数减小。气膜厚度保持5μm时,供气压强小于0.8MPa时阻尼系数大于0,轴承稳定状态,供气压强等于0.8MPa时阻尼系数为0,轴承临界状态,供气压强大于0.8MPa时阻尼系数小于0,轴承不稳定状态。     

超精密气浮平台的定位精度分析

针对超精密定位平台的高精度要求,以及气浮轴承的刚度和阻尼相对于气膜厚度的变化存在明显的非线性特性,在分析超精度气浮定位平台的基础上,建立了气浮定位平台直线运动的数学模型和基于滑模控制器(SMC)的系统控制模型,并进行了参数分析和实验研究.结果表明:气浮刚度的增大和阻尼的存在有利于改善平台的定位精度,SMC具有较好的鲁棒性,在受外界干扰较大且存在较大非线性情况下,定位平台仍能达到较好的定位精度.     

精密气浮运动平台动态误差建模与分析

针对驱动合力偏离运动部件质心时,精密气浮运动平台运动部件会产生偏转振动,会带来运动和定位的动态误差,提出一种基于动力学分析的动态偏转误差评估方法.运用牛顿-欧拉法并引入欧拉四元数建立系统动力学方程,利用实验数据对静压气体轴承受力进行插值处理,有效解决了静压气体轴承受力非线性的问题,得到了更为精确的偏转误差曲线.以H形双边驱动XY运动平台为研究重点,分析其在不同受力情况下的偏转误差,结果表明：驱动不同步会引起运动平台较大幅度的偏转.该方法还可以推广到其他结构模型的运动平台.     

含裂纹-碰摩气浮转子系统非线性动力学研究

考虑裂纹碰摩耦合故障下的转子系统,以转子动力学和非线性动力学为理论基础,建立了含有裂纹-碰摩耦合故障气浮轴承转子系统动力学模型,运用打靶法思想和四阶龙格库塔法对含有气膜力、裂纹及局部碰摩耦合转子系统进行数值模拟,发现此故障下的转子系统存在周期、拟周期以及混沌运动现象,为转子系统安全工作提供理论依据.     

高速圆柱滚子轴承保持架动力学分析

高速圆柱滚子轴承保持架动态性能及可靠性直接影响着轴承的工作性能,其运动不稳定性易造成轴承早期失效。本文在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承保持架瞬态动力学方程,利用Newton— Raphson和龙格-库塔算法,对轴承保持架动态性能进行了分析,并开发了相应的分析软件,在此基础上,对保持架设计参数与轴承保持架动态性能关系进行了研究。研究结果表明,引导间隙和兜孔间隙是影响保持架稳定性的重要因素。     

动压气膜轴承间隙平面流动的数值分析

基于计算流体动力学中的SIMPLEC算法,从流动模拟分析的角度对动压气膜轴承的工作机理,包括气体可压缩性、轴承间隙大小、轴颈偏心率及轴承运行线速度的作用等作了分析．结果表明,减小轴承的间隙、提高偏心率和线速度可以使间隙内压力增大,从而提高轴承的承载能力．本文的结果为动压气膜轴承的设计计算和三维轴承的计算提供了基础．     

一般速度条件下球轴承工作特性分析

速度通过惯性力作用于轴承,对其内部工作特性影响很大.高速时滚动体与内外圈接触角不再相等,内圈接触角大于外圈接触角.接触载荷的变化情况与接触角变化不同,在一定的转速条件下,外圈接触载荷大于内圈接触载荷.由于内圈接触角随转速的增加而减小,导致轴承径向刚度随转速的增加而降低.转速越高,轴承的工作情况变化越大.     

基于多体动力学的船舶柴油机主轴承润滑特性

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时主轴承润滑特性,在ANSYS中建立曲轴、活塞、连杆等部件的有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EX-CITE软件中,建立轴系非线性多体动力学模型.采用该模型对主轴承进行了一个循环的弹性动力学计算.结果表明,与刚体分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的轴承载荷的边界条件,提高了船舶柴油机主轴承润滑特性计算精度.     

考虑热效应的轴颈倾斜轴承润滑分析

文章考虑了润滑油粘温效应的影响,分析了稳态下倾斜轴颈径向滑动轴承的流体动力润滑特性.采用有限差分法求解Reynolds方程,用热平衡方程计算润滑油温升;在是否考虑温度影响的2种情况下,计算了不同轴承偏心率、轴颈倾斜方位和轴颈倾斜角时轴承的油膜压力、油膜反力、端泄流量、温度的变化、轴颈摩擦系数和保持轴承稳定工作的力矩.分析结果表明,轴颈倾斜和润滑油粘温效应对滑动轴承流体动力润滑特性有较大影响.     

径向滑动轴承表面缺陷对润滑状态影响的模拟研究

基于Reynolds方程对表面有缺陷的径向滑动轴承进行理论建模并开展数值模拟,获得表面有缺陷的轴承润滑过程中油膜厚度、压力分布。研究不同尺度和不同分布形式的缺陷对径向滑动轴承润滑状态的影响。结果表明,缺陷的周向位置对润滑状态的影响最大。缺陷位于滑油出口范围之前,轴承的承载力减小,摩擦因数增大;缺陷位于滑油出口之后,可形成附加楔形效应,使承载力增大,摩擦因数降低。缺陷宽度增加则会扩大以上因素的影响程度。缺陷的轴向位置对轴承润滑状态影响不大,但当缺陷在滑油出口之前且靠近轴承边缘时会明显降低承载力。     

轴承钢低温离子渗硫层的微观组织分析

对经过表面碳氮共渗和低温离子渗硫处理的轴承钢显微组织进行了观察和分析,并将其与单一碳氮共渗试样、原始淬火态试样的微观组织进行对比。该研究以较低温度对轴承钢进行离子渗硫处理,可以避免轴承钢回火软化,且固体硫粉作为硫源有效降低了对环境的污染,在渗硫工艺方面进行了有益的探索。试验结果表明：碳氮共渗和低温渗硫处理后GCr15轴承钢表面形成了复合渗硫层,其微观形貌呈现凹凸不平的颗粒状,经过处理后表面洛氏硬度略有下降;能谱仪测试结果表明渗硫层的成分主要由Fe、S、O等元素组成。     

锥孔双列短圆柱滚子轴承的动态特性分析

建立了锥孔双列短圆柱滚子轴承动态特性分析理论,用Matlab工具开发了具有自主知识产权的分析软件.以3182120型锥孔双列短圆柱滚子轴承为对象,在0～15 000 r/min的范围内分析了径向刚度与转速、径向预紧及外加径向载荷等因素之间的非线性关系.研究表明:由于离心力的存在,锥孔双列短圆柱滚子轴承的径向刚度随着转速的提高呈非线性软化现象;随着径向预紧量的增加,轴承的径向刚度有所增大;在确定的预紧量下,轴承达到某一转速时,滚子将脱离内圈而导致轴承无法正常工作;径向载荷的变化对轴承径向刚度的影响可以忽略.锥孔双列短圆柱滚子轴承动特性参数分析理论、方法与软件为高速机床主轴部件的动态设计提供了有力的工具.     

弹性支承下的齿轮传动动力学仿真分析

为了准确得到齿轮传动系统动态特性,对传动轴进行离散处理.数值模拟齿轮啮合内部动态激励,采用改进的齿轮副动力学模型进行计算;同时,模拟各滚动轴承在润滑接触下的动态特性,考虑齿轮啮合时变特性、传动轴的弯扭耦合和支承弹性建立单级齿轮传动样机模型.仿真结果表明,支承条件不同会导致仿真结果差异较大,弹性支承更符合实际.