可倾瓦推力轴承妄动过程瞬态热效应的实验研究

实验研究了可倾瓦推力轴承在２３００～５１００ｒ／ｍｉｎ的名义转速范围内时,空载快速启动及慢速启动过程中推力轴承油膜温度和油膜厚度的瞬态变化规律。实验表明,在启动过程中,油膜温度随转速的提高而升高,不同的升速时间对油膜温度的影响也不同,油膜的厚度也随转速的提高而升高。     

可倾瓦推力轴承轴瓦廓形的实验研究

本文提供了中间线支撑可倾瓦推力轴承在较广泛的工况下轴瓦廓形的实验研究数据。详细研究了轴瓦随载荷、轴承转速和润滑油流量等因素变化而变化的表现形态;进而得出了中间支撑的瓦块能形成动压油膜的试验结果。试验在英国谢菲尔德大学摩擦学试验室的150mm可倾瓦推力轴承实验台上完成。     

可倾瓦推力轴承工作温度的试验研究

本文详细讨论了当支撑位置为距轴瓦进油边0.625时轴承的工作温度随转速、载荷和流量变化而变化的关系。对这种径向线支撑轴承热效应的研究分析表明,运动件(推力板)的热效应对轴承工作温度有决定性的影响。轴承的温升值(相对油腔油温)在大流量时要大于小流量时的值。同时,本试验对被认为是这种轴承能获得较好综合性能的极限支撑位置的热效应提供了十分有用的实物数据资料。     

计入三维热效应对可倾瓦推力轴承动力特性的影响

在考虑三维热效应的情况下,研究线支撑可倾瓦推力轴承的动力特性.建立广义雷诺方程、完整的三维能量方程、瓦体的热传导方程和温粘关系,联立求解非线性偏微分方程组,计算油膜的刚度和阻尼系数.研究表明：温度变化对可倾瓦推力轴承的动力特性有较大影响;与不计入热效应的线支撑可倾瓦推力轴承相比,计入三维热流体的可倾瓦推力轴承的油膜刚度和阻尼系数会增大,其理论计算结果更接近实际工况;随着载荷、入口温度的增加以及转速的减小,油膜的刚度和阻尼也会随之增大.     

中间支撑可倾瓦推力轴承的工作温度

本文详细讨论了中间线支撑(支撑位置为0.5L)可倾瓦推力轴承的工作温度随轴承转速、载荷及流量变化而变化的关系。本文提供了这种轴承在极限支撑位置上轴承热效应的实验数据及分析结果。它也是[7]文的姊妹篇。试验证明,高速低载荷时以推力盘的工作温度近似油膜温度较好,而在低速及高载荷高速时仍应以轴瓦最高温度做近似估计。同时还表明,正确地估计轴承油膜的温升需正确确定油膜的进油口温度,而进油口处的温度将同时受到油腔温度,推力盘温度和热油传递作用的影响。     

园形可倾瓦推力轴承的边界元计算

应用边界元方法对园形可倾瓦推力轴承的压力场及承载能力进行了计算分析，得出了园形瓦块在中心支承情况下，能够稳定地工作，同时给出了瓦块的压力分布及膜厚分布规律     

弹性横梁支承的可倾瓦推力轴承的静态分析

对推力轴承的周向负荷分配规律及推力瓦的静态工作点进行了研究．建立起系统的平衡方程式，计入了推力盘倾斜及推力瓦支承弹性横梁的影响．定义了可倾瓦的刚度系数，找到了可倾瓦与固定瓦油膜厚度之间的对应关系，从而利用固定瓦的计算结果来求得可倾瓦的静态特性及刚度系数．在Ｎｅｗｔｏｎ迭代法的基础，利用可倾瓦的刚度系数，在Ｎｅｗｔｏｎ迭代法的基础上，利用可倾瓦的刚度系数，求解非线性方程组．结果表明，推力盘的静态倾斜将引起各推力瓦负荷及静态工作点的很大变化．文中的工作可作为推力轴承广义热弹流分析及推力轴承－转子系统动力学研究的参考．     

轴系倾斜下可倾瓦推力轴承静动特性分析

针对船舶可倾瓦推力轴承在实际运行过程中存在的轴系倾斜问题,建立倾斜状态下可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,研究倾斜状态对可倾瓦推力轴承静动特性的影响。提出了以倾斜角和轴线投影角两个参数来表征倾斜状态的数学模型;联合热弹流体动压润滑模型和轴向油膜刚度、阻尼系数求解模型,全过程求解可倾瓦推力轴承静动特性。静态性能参数包括载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度;动态性能参数包括轴向油膜刚度和阻尼系数。结果表明:轴线倾斜使每块瓦承受载荷严重不均,造成各块瓦巨大的性能差异;倾斜角增大使瓦所承受载荷、油膜压力和油膜温度增加,油膜厚度减小,且外载荷越大变化越显著;轴线投影角所在轴瓦承受载荷最大,当轴线投影角在支点附近时,静态性能参数皆有极值存在;轴线投影角在距瓦进油边31°的位置时推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数有最大值。研究结果可为倾斜状态下可倾瓦推力轴承可靠性的提高提供参考。     

固定瓦推力轴承的结构改进及其最佳参数的研究

提出固定瓦推力轴承的结构改进措施，以克服惯性离心力的不良影响。建立封油边斜－平面瓦推力轴承的数学模型，经数值分析计算得出该推力轴承的最佳结构参数。阐明离心力对轴承性能的影响，给出临界雷诺数，依此可判断离心力影响的大小。     

考虑轴承热效应的转子非线性运动瞬态分析

研究了油膜热效应对滑动轴承非线性动力学特性的影响。给出了考虑油膜热效应的滑动轴承非线性油膜力的计算方法，用热量平衡法确定油膜平均温度，并把平均温度引入等温情况下的轴承非线性运动瞬态分析中，以实际轴承为例，对考虑热效应的转子－轴承系统的非线性不平衡响应进行了瞬态分析，得到了轴心运动轨迹，并与等温情况瞬态分析的计算结果进行了对比，通过一系列对比研究发现，轴承热效应对轴承的非线性动力学性能有重要影响，引入平均温度后可以减小不考虑热效应所引起的误差。     

弹簧支承式推力轴承的热弹流研究

本文对弹簧支承式推力轴承进行热弹流研究，联立求解广义雷诺方程、完整的三维能量方程、热传导方程、固体热弹变形方程和润滑油的温粘关系，计入了轴瓦热弹变形、弹簧压缩变形以及热效应的影响，提出了弹簧刚度等效的方法，研究各种参数变化对轴承性能的影响．计算结果表明，弹簧支承方式能降低最大油膜压力，使瓦面受载比较均匀，速度、载荷和进油温度变化对轴承性能有很大影响，对于弹簧支承方式，轴瓦的弹性变形大于热变形，热弹变形量达到甚至超过油膜厚度的数量级，变形的大小直接影响到轴承性能．     

基于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度监控方法

为了克服在传统的推力轴承油膜温度监控方法中存在的瓦面温度滞后于油膜温度,以及最高油膜温度不易确定等缺点,提出了基于导热反问题分析和插值算法的油膜瞬态温度场重构方法。通过重构的温度场,不但可以解决由瓦体热容导致的测温滞后问题,而且还可以准确确定最高油膜温度值及其出现的位置,数值验证表明,琪于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度重构方法可用于油膜温度的在线监控。     

多排环形供气孔静压止推气体轴承的研究

为了提高静压止推气体轴承的刚度及承载力,对一种多排环形供气孔静压气体攫推轴承进行了研究,从气体轴承雷诺方程出发,采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法推导出了控制方程的有限元形式,并由控制方程的边界条件,采用向前迭代法对轴承静特性参数进行了数值求解,分析了不同参数对止推轴承性能的影响,理论分析及试验研究表明,采用多排环形供气孔后,轴承的静刚度性能有了显著提高。     

新型弹性箔片动压气体止推轴承的试验研究

对新开发的一种弹性支承箔片动压气体止推轴承进行了理论分析和数值计算，并在多功能气体轴承试验台上对轴承的稳定性、承载力、振动特性和启停性能等进行了深入的试验研究．在轴承的弹性材料厚度为0．25mm、箔片厚度为0．07mm、节距比为0．7、转速为108398r／min时，试验获得了25．9N的最高轴向承载力．试验结果表明：复合弹性支承材料具有良好的阻尼特性，能有效地抑制转子的振动和限制涡动振幅的增加；金属箔片的柔性表面刚度均匀，能有效地降低转子及轴承表面的损伤；新型弹性箔片动压气体止推轴承具有良好的稳定性、运转性能和启停性能，具有很好的发展潜力和实用前景．     

可倾瓦动压气体轴承动态特性的频率效应

提出将偏导数法和折合系数法相结合来计算可倾瓦空气动压轴承的动态刚度和阻尼系数．通过有限元仿真，计算了轴颈和瓦块同频扰动下的可倾瓦轴承动态刚度和阻尼系数，并研究了这些系数随扰动频率的变化规律．计算结果表明，扰动频率较低时，可倾瓦空气动压轴承刚度系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而增大，阻尼系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而减小，扰动频率较高时，刚度系数趋于定值，阻尼系数趋近于0．     

推力轴承的边界元分析

目前边界元法还很少用于润滑问题的研究,原因在于雷诺方程的基本解很难求得.本文通过拟合推力轴承的油膜厚度,将雷诺方程转化为拉普拉斯方程的形式,用边界元法很快就得到了推力轴承的压力分布.计算结果表明,该方法的计算精度在实际工程中是能够被接受的.