不同设计参数下螺旋槽径向液体润滑轴承油膜稳定性的比较计算

采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解油膜压力的雷诺方程和扰动压力的摄动方程,并分析了螺旋槽径向液体润滑轴承的动态性能。采用逐步修正的迭代法实现正压力区和油膜破裂区交界处的雷诺边界条件。在不同参数下比较了螺旋槽轴承油膜不产生涡动的转轴临界质量Ｍｃ,并进行了参数的比较计算,发现合理地选择参数可以得到良好的油膜稳定性,甚至可达到绝对稳定。     

有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解法

本文中提出了一种求解有限长径向滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法.在滑动轴承-转子系统非线性动力行为分析中,油膜力计算模型通常采用"π"油膜假设,但是,实际工况中油膜的存在区域并非是"π"区域,运行时油膜中出现气穴,破裂成条纹状(即具有Reynolds边界条件).本文中的近似解析方法采用Reynolds边界条件,基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布,其中油膜压力的周向分离函数通过无限长轴承的油膜压力分布获得,油膜的破裂终止位置角通过连续条件确定,轴向分离函数运用变分原理并结合周向函数求得.计算结果表明:本文中提出的方法和有限元方法的结果吻合得很好.在此基础上,分析了一些轴承参数对油膜压力分布的影响.     

油膜支承转子系统动静件碰摩特征分析

以支承在油膜轴承上的Jeffcott转子为对象，分析了油膜力对碰摩转子动力学行为的影响。通过与刚支情形对比，发现油膜力是耦合作用于碰摩转子系统，有时能够抑制振动，有时却加剧振动。因此实际转子碰摩故障诊断过程中，必须在充分考虑支承情况的基础上建立合理的非线性动力学模型，才能为实际转子系统的碰摩故障分析提供必要的理论依据。     

螺旋槽液体润滑轴承膜压力的算子分裂法计算

采用算子分裂法（Ｏｐｅｒａｔｏｒ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）求解满足ＪＦＯ空泡压力边界条件和全油膜质量连续性的广义雷诺方程。润滑油膜流动由剪切流动和压力差流动两部分组成。先采用算子分裂法的迎风差分法求解剪切流动分量;再采用质量集中的有限元法求解压力差流动。结果表明：由算了分裂法得到的一维滑块轴承数值解与基于Ｅｌｏｒｄ算法的结果一致。同时还计算了人字型螺旋槽液体润滑轴承的压力分布、承载力和偏     

考虑进油压力的滑动轴承非线性油膜力数据库

通过对ReyTlolds方程的非线性变换，提出了考虑进油压力边界条件时径向滑动轴承非线性油膜力数据库的建库方法，扩展了油膜力数据库计算方法的应用，通过引入2个有限数据域的新变量对转子轴心速度项和进油压力边界条件进行有限化处理，得到了更符合实际工况的连续性油膜力数据库及计算模型，同有限元法对比分析了非线性油膜力数据库的适用性．结果表明，非线性油膜力数据库模型的精度较高，所建立的非线性油膜力计算模型可用于对转子系统瞬态运动进行简便和快捷的分析．     

一种滑动轴承非线性油膜力变分近似计算方法

基于变分原理，在π油膜假设条件下，利用无限长轴承的压力解，给出了滑动轴承非线性油膜力的近似表达式同时在实际轴承参数条件下，对比分析了计算结果及数值解，发现该计算结果具有较高精度．     

Numerical Modeling of the Performance of Lubricated Journal Bearings Using Navier-Stokes Equations

Two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations are solved numerically to model the thermohydrodynamic performance of a dynamically loaded journal bearing which is modeled as eccentrically rotating cylinders. The region between those cylinders are occupied by Newtonian lubricants, whose physical properties such as viscosity and thermal conductivity are assumed to be functions of local temperature. A single domain pseudospectral method which combines Fourier expansions and Chebyshev polynomials for spatial discretization is introduced in conjunction with appropriate time marching scheme for the unsteady incompressible Navier-Stokes equations. The selection of these polynomial functions is favorable since both FFT algorithms for Fourier and Chebyshev expansions are easily available. In this numerical model, the journal is dynamically loaded by an external force and set free, so that its center moves in such a way to strike a balance between the applied load and the hydrodynamic forces. The pseudo-spectral scheme is then applied to a few classical problems, such as concentric rotating cylinders and journal bearings with lubricants of constant and varying (temperature dependent) viscosity to establish the validity of the numerical scheme in simulating these problems realistically as well as to gauge the convergence characteristics and relevant numerical issues. The numerical modeling has been found to be reasonably accurate and robust enough to serve as a tool for the study the flow in the region between the journal and the bearing.     

随动耦合变阶梯径向滑动轴承动力特征及稳定性的研究

用有限差分法循环迭代求解了随动耦合变阶梯结构径向滑动轴承油膜压力的雷诺方程和两阶段油膜耦合变阶梯结构的流量控制方程。在分析轴承油膜压力形成机量及静力特性的基础上,采用对位移和速度的小扰动法计算了轴承的动力特性系数,考察了运转参数对这种轴承承载特性、动力特性系数、等效刚度、界限涡动比以界限失稳转速的影响,结果发现合理地选择设计参数可以使这种轴承具有较好的静力特性、动力特性和稳定性。     

考虑滚道波纹度的推力球轴承油膜的测量与计算

使用能够模拟推力球轴承工作的光干涉油膜测量系统,在静态时基于Hertz接触理论测量得到了该轴承座圈滚道的波纹度变化,并测量了轴承工作一周的油膜变化情况.依据试验参数进行了钢球与玻璃盘接触以及钢球与座圈滚道接触的弹性流体动压润滑（EHL）数值分析.试验和理论分析均较好地验证了表面波纹度对润滑状态的影响,发现推力球轴承运动时油膜的变化和滚道的表面波纹度密切相关.     

航空发动机轴承腔中油滴运动与沉积的特性分析

本文在获得轴承腔中气相介质流场的基础上,采用Lagrangian方法建立油滴在气相介质流场中运动的分析模型,通过瞬时步进法数值模拟油滴的运动过程,获得了油滴直径和旋转轴转速对油滴运动过程中的速度和轨迹影响的规律.基于获得的油滴与腔壁碰撞前的运动状态,以及结合油滴与腔壁的碰撞模型,实现了油滴直径和旋转轴转速对碰撞后油滴沉积率和动量转移率影响规律的分析.结果表明:油滴直径和旋转轴转速对油滴速度及轨迹,以及油滴沉积率及动量转移率都有很大影响,而且前者的影响更为明显.与国外同等条件下的试验结果对比表明,本文提出的油滴运动与沉积特性分析方法具有较好的可靠性和精度.碰撞前后油滴运动状态和沉积率及动量转移率的计算,为下一步油膜厚度和速度的计算,继而为轴承腔润滑设计和换热分析提供了初始条件.     

酯化型环氧化合物摩擦成膜对润滑油摩擦学性能影响之研究

用油酸和环氧树脂合成了一种能够形成摩擦聚合膜的酯化型环氧化合物润滑油添加剂——DE成膜剂。以液体石蜡或二线油为基础油,在栓-盘式试验机和四球试验机上就DE成膜剂对润滑油摩擦学性能的影响进行了研究。结果表明,添加DE成膜剂明显地改善了润滑油的摩擦学性能;在基础油中加入DE成膜剂比加环氧树脂、脂肪酸酯或油酸时的摩擦系数低、表面擦伤少、承载能力高、磨损量小。文章还对DE成膜剂在摩擦表面上形成的摩擦聚合膜的作用机制进行了分析和探讨。     

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.     

超高压装置的研制及润滑油压缩率测试研究

设计了测量液体压缩率的超高压试验装置。采用自制的传感器测量了超高压腔体内的压力和动密封部件与超高压腔体间的摩擦压力。发现该摩擦压力约为超高压腔实际工作压力的３０％;用差分测量法可消除密封部件和试验装置弹性变形对测量结果的影响;同时测量了几种润滑油的体积压缩率,并用２个数学模型对试验数据进行了处理,消除了系统误差,给出了压缩炫与压力的关系式。结果表明,超高压试验装置结构合理,密封可靠,测试方法先进,     

磁头/盘界面超薄气膜挤压效应和动压效应研究

针对求解磁头/磁盘界面动态气膜力时出现的不易收敛和编程复杂的问题,本文提出了基于PDE工具求解气体润滑的瞬态和稳态雷诺方程的方法,计算了具有不同最小气膜厚度的Tri-pad正压型和Tri-pad负压型浮动块空气轴承在加载和卸载过程中的瞬态和稳态气膜压力分布,求解了作用面上的轴承力,并将2种状态下超薄气膜挤压效应和动压效应对轴承力的影响进行了对比.仿真结果表明:该方法具有足够的求解精度,且收敛速度快,为研究具有复杂磁头形貌特征的超薄气体润滑的动态特性提供了方便、准确的方法.     

垂直上升管内油—气—水三相弹状流压力降的研究

给出一种垂直上升油－气－水三相弹状流压力降的计算模型。该模型考虑弹状流中Ｔａｙｌｏｒ气泡周围下降液膜的变化历程。通过油－气－水弹状流的实验研究发现，该模型的数值模拟结果与低压工况下的实验值符合得较好。本模型是计算垂直油－气－水三相弹状流中液相的连续相为水相时的压力降的有效方法。     

边孔弧形闸门水流脉动压力特性研究

弧形泄水闸是水利枢纽工程中常见的挡水、泄水建筑物,其在关闭或开启过程中或者局部开启运行时,在水流脉动压力作用下会产生振动,容易引起闸门结构破坏。本文针对边孔闸门与中孔闸门不同的水流边界条件特点,制作了带导流墙与无导流墙两个弧形闸门模型。在实验室内开展了不同库水位、不同闸门开度下的物理模型试验,并对两个模型上大量测点的水流脉动压力数据进行比较分析。试验表明,导流墙的存在对脉动压力主频的影响较小,但对脉动压力均方根值影响较大;在较高库水位下相对开度位于0.2至0.3区间内时,导流墙的存在不但不会改善闸门的受力状况,反而还会导致受力增强。     

牙轮钻头变曲率滑动轴承的结构分析与摩擦学性能研究

基于摩擦学原理和接触力学理论,提出了可在牙轮钻头滑动轴承中采用变曲率结构。在不考虑摩擦的情况下,就结构设计和配合关系统等问题进行了分析讨论,划分了准变曲率、吻合变曲率以及间隙变曲等３种结构形式;针对考虑摩擦时的变曲率结构,提出了接触形状优化和预磨合的实施方案。钻头轴承试验结果表明,无论是预设计变曲率还是预磨合变曲率,都能改善轴承摩擦副的摩擦学特性,因而值得进一步研究和推广。     

固体-油脂复合润滑Ⅱ:类金刚石(DLC)薄膜在几种空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文主要探讨了类金刚石(Diamond-like carbon,简称DLC)薄膜在几种空间常用的液体润滑剂如甲基氯苯基硅油(114#润滑油)、氟丙基氯苯基硅油(115#润滑油)、聚α-烯烃[PAO(201)润滑油]、全氟聚醚(Z-25润滑油)以及对应润滑脂KK-4、KK-5、KK-P(201)和601EF润滑下的摩擦学性能.结果表明:DLC薄膜与试验选用的油脂复合后表现出良好的协同效应.与DLC薄膜相比,其减摩性能得到不同程度的改善,摩擦系数降低2~6倍;其耐磨寿命提高了10多倍,起到了明显的延寿作用.     

水中脉冲放电的压力特性研究

同时利用高速摄影仪和压力传感器研究水中高压脉冲放电的压力特性。实验发现 ,当电容器的电容为 4 .1F ,充电电压为 10kV ,电极间隙为 7mm时 ,水中冲击波的波速为 1 5km s。通过压力传感器测得放电所产生的冲击波和气泡首次回胀时产生的冲击波在离通道 0 3m处的峰值压力分别为 1 5 5MPa和 0 5 5MPa ,模拟计算所得的峰值压力分别为 1 0MPa和 0 3 8MPa ,两者基本相符。另外 ,还根据高速摄影仪所拍摄到的等离子体通道直径的扫描照片 ,计算了在放电 3 0 s后通道内的压力为约 4 9MPa ,通道半径和壁速分别为 4mm和180m s。