水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析

针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求,设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承;应用流-固双向直接耦合分析方法,建立了轴承性能计算模型,研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明:在载荷不变的情况下,推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比;阶梯厚度比由2/2变成3/6时,最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa,平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm,增幅分别为20.00%和48.94%,平均水膜厚度随最大水膜压力的增大而增大;橡胶垫阶梯厚度比为2/4,阶梯宽度比为16/20~20/16时,轴承综合性能较为理想;增大推力瓦面材料的弹性模量,有利于提高轴承的润滑性能,橡胶垫最佳阶梯宽度比随之增大。     

偏载下水润滑尾轴承分布式动力学特性

为了揭示偏载作用下大长径比水润滑尾轴承的流体动力学行为, 提出了分布式动力学特性参数测试方法; 在船舶大型推进轴系模拟试验台上, 以直径为324 mm、长度为1 200 mm的大尺寸水润滑尾轴承为试验对象, 在轴承上、沿轴线方向选取3个截面, 每个截面布置相互垂直的2个电涡流传感器, 以获取轴心轨迹; 在转轴上、沿轴线方向选取4个截面, 每个截面各布置1个微型压力传感器, 并随轴一起旋转, 采用无线遥测技术获取4个截面的全周水膜压力分布; 通过改变相邻轴承的标高来调整转轴倾斜程度, 研究了转速和标高对试验轴承水膜压力分布和轴颈运行状态的影响规律。研究结果表明: 偏载导致离悬臂端最近的截面压力测试值明显大于其他截面, 最大值约为3.6 MPa; 轴承的润滑状态沿轴向呈现分区特性, 越靠近悬臂端, 弹流润滑特征越明显, 且不同的轴承分段需要不同的速度来产生动压水膜; 离悬臂端最近的截面压力曲线顶部的“水囊”随转速升高而出现, 但在220 r·min-1时变得不明显, 各截面压力分布出现明显的负压现象; 轴颈在轴承孔中的空间形态较复杂, 在轴承两侧严重下弯, 在中部拱起, 并且不同轴承截面的偏位角不同, 离悬臂端越远, 轴心轨迹面积越大。可见, 与具有单一润滑状态和直线轴颈的滑动轴承相比, 偏载下大长径比水润滑尾轴承的流体动力学模型应考虑轴向润滑状态分区、弯曲轴颈和负压等因素。      

弹性元件对大型可倾瓦轴承静动特性的影响

为提高舰船运载机组稳定性,并有效抑制振动,在机组推进轴系中采用了一种可倾瓦轴承支点弹性技术(瓦块支点安装有蝶形弹簧),以某大型燃气轮机为对象,在轴系四瓦可倾瓦轴承瓦块支点处引入蝶形弹簧结构,并采用流固热耦合计算模型和轴承多场分析技术,分析了可倾瓦轴承的温度场、压力场、刚度与阻尼等特性参数,研究了支点弹性技术对大型可倾瓦轴承摩擦学与动力学特性的影响规律。计算结果表明:在3 000r·min~(-1)工作转速下,刚支结构时可倾瓦轴承最大油膜压力为6.5MPa,弹支结构时最大油膜压力为6.7MPa,弹支结构相比刚支结构轴承油膜压力略有上升,此时2种支点结构轴承的温度变化不大,最高温度分别为98.95℃与98.85℃;随着转速的增大,2种支点结构可倾瓦轴承的主刚度均呈下降趋势,而其交叉刚度只在±0.1MN·m~(-1)范围内变化;在3 000r·min~(-1)下,弹支结构轴承主刚度为3.5GN·m~(-1),主阻尼为6MN·s·m~(-1),相比刚支结构轴承主刚度提高了59%,主阻尼提高了39%。可见:可倾瓦轴承采用瓦块支点弹性技术,轴承温度变化不大,最高油膜压力略有增加,轴承主刚度和主阻尼明显提高,这对增加稳定性和抑制振动十分有利。     

基于多重网格技术的船用齿轮弹流润滑特性研究

以船舶齿轮为对象,研究了其接触与润滑特性问题.应用MATLAB软件采用数值计算方法计算与分析了一个啮合周期中啮合线上的综合曲率半径、载荷与Hertz接触应力的变化情况.采用多重网格算法计算了啮入点、节点与啮出点的稳态线接触弹流动力润滑参数,得出了压力与膜厚的分布情况及变化趋势.研究结果表明：在整个啮合过程中,齿副由双齿啮合区突变到单齿啮合区时瞬间接触压力最大,齿副在啮入区开始与啮出区结束处的油膜压力相对较小;齿轮啮合线上,在齿副啮出口处润滑油膜都存在明显的第二压力峰值.     

圆锥滚子轴承负荷分布及其动力学仿真

介绍了应用VB编程计算圆锥滚子轴承的负荷分布及受载最大滚动体所受载荷的基本原理和要点,并将圆锥滚子轴承的动力学原理与动力学分析软件相结合,对不同工况下圆锥滚子轴承的负荷分布进行了仿真分析,求出各个工况下受载最大滚动体所受载荷值,通过仿真分析生动形象地展示不同载荷工况下圆锥滚子轴承的受载状态,确定与轴承参数相对应的最佳工况,为圆锥滚子轴承的优化设计和应用提供了有价值的参考.     

船舶水润滑橡胶尾轴承摩擦性能试验研究

对船舶水润滑橡胶尾轴承在干摩擦状态、边界润滑状态和动压润滑状态下的摩擦机理进行了分析,并在SSB一100V型船舶尾轴试验机上用尾部加载方式代替简单的中间加载方式对12纵向流水槽平面型橡胶轴承进行摩擦性能试验,分析了尾轴转动线速度和边缘载荷对轴承摩擦因数的影响.结果表明:橡胶尾轴承的摩擦因数随着尾轴线速度的增加而减小,随着边缘载荷的增加先增大后变小.     

章动面齿轮传动点接触脂润滑弹流润滑分析

以章动面齿轮传动为研究对象,取任意一对啮合齿轮副,建立点接触形式下Herschel-Bulkley模型的弹流润滑数学分析模型.讨论了模数、章动角、压力角和齿数对膜厚和压力的影响.结果表明:模数、章动角和压力角增加,固定侧和转动侧的膜厚均增加.但增加面齿轮齿数,固定侧和转动侧的膜厚均降低.在章动面齿轮传动基本参数的合理设计范围内,适当增加齿轮模数,章动角和压力角,减少面齿轮齿数有利于润滑性能的提高.     

高速列车轴箱圆锥滚子轴承滚子的对数修形

应用轴承载荷分布理论计算了最大滚动体载荷,建立了高速列车轴箱圆锥滚子轴承单个最大受载滚子的三维切片模型,进而运用有限元软件ABAQUS,对不同工况下三种对数凸形的滚子与内、外圈的接触应力及等效应力进行了探究;并对对称对数修形在三种工况载荷下,不同修形量与接触应力的关系进行了研究.得出对称对数修形效果最佳,非对称修形次之,并给出三种工况的最佳修形量数值.     

高速列车轴箱圆锥滚子轴承滚子的对数修形

应用轴承载荷分布理论计算了最大滚动体载荷,建立了高速列车轴箱圆锥滚子轴承单个最大受载滚子的三维切片模型,进而运用有限元软件ABAQUS,对不同工况下三种对数凸形的滚子与内、外圈的接触应力及等效应力进行了探究.对对称对数修形在三种工况载荷下,不同修形量与接触应力的关系进行了研究,得出对称对数修形效果最佳,非对称修形次之;并给出三种工况的最佳修形量数值.     

磨粒分布函数及可靠性数学用于部分弹流中接触：概率与磨损研究

本文提出一种实际机械中的润滑均为部分弹流状态的新观点.文中利用磨粒尺寸分布函数及可靠性数学方法解决了部分弹流中接触概率的计算和磨损规律,并进一步提出了设计计算时,接触概率的控制规范.     

Study on lift-up speed of aerodynamic compliant foil thrust bearings

Objective The experimental study on the lift-up speed of a new kind of compliant aerodynamic foil thrust hearings was performed on the multifunetional test rig established for testing the performances of foil gas bearings. Methods The lift-up speed of foil gas thrust hearing under given axial load was analyzed through the spectrum of axial displacement response in frequency domain. Results The test results indicated that the difference in the spectrum of axial displacement responses before and after lifting up of the rotor was obvious. After lifting up of the rotor, there were only larger components of rotation frequency and lower harmanie frequencies. If the rotor wasn＇t lift-up, there were also larger components of other frequencies in the spectrum. Conclusion So by analyzing the spectrum of axial displacement response, the results showed that the lift-up speed was about 1 860 rpm when the axial load was 31N.     

圆板式橡胶支座抗压试验及应力分析

对圆板式橡胶支座做了抗压试验和橡胶硬度试验,在试验的基础上根据橡胶材料特性和橡胶支座行为特征基本理论,建立FEA模型,并对橡胶支座在轴心均布加载工况进行应力分析,结合支座抗压试验变形数据和支座内部应力分布规律证明该FEA模型基本正确,由计算结果可以看出在支座内部存在着应力分布不均匀的现象,同时还可看出圆板式橡胶支座圆周橡胶保护层具有减小支座内部剪应力的作用。     

圆板式橡胶支座抗压试验与应力分析

对圆板式橡胶支座做了抗压试验和橡胶硬度测试试验,在试验的基础上根据橡胶材料特性和橡胶支座行为特征基本理论,采用通用有限元软件对圆板式橡胶支座的典型代表试件建立FEA模型,并应用线性分析方法对橡胶支座在轴心均布加载工况进行应力分析,结合支座抗压试验变形数据和支座内部应力分布规律说明该FEA模型是基本正确的,同时可以看出在支座内部存在着应力分布不均匀的现象,还说明了圆板式橡胶支座圆周橡胶保护层具有减小支座内部剪应力的作用。     

磁浮轴承系统的数学模型与控制分析

磁浮轴是一种依赖电磁力支承转子的新型无接触轴承,与传统油润滑轴承相比,具有许多优越性。介绍了磁浮轴承的基本原理和结构,在建立磁浮轴承一对径向定位电磁铁单自由度数学模型的基础上,对该不稳定系统进行了ＰＩＤ补偿控制,研究了控制器参数对系统稳定性的影响。     

计入弹性基础效应的钢筋混凝土桥梁结构塑性倒塌分析

将钢筋混凝土桥墩墩顶在单位水平力作用下的变位，分解为桥墩的弹性弯曲变位、基础转动产生的变位及基础平动产生的变位之和，从而建立了一种计入弹性基础效应和弹性支座效应的钢筋混凝土梁桥横桥向抗震评估的塑性倒塌分析模型，给出了等效弹性地震荷栽计算方法、钢筋混凝土梁桥塑性倒塌分析计算公式及独柱墩在地震力作用下的双线性刚度实用分析方法。算例表明，计入弹性基础效应和弹性支座效应后，钢筋混凝土粱桥的最终抗震能力与结构延性明显下降。     

THE EDDY LOSSES OF A MAGNETIC THRUST BEARING

Accurate calculations of losses associated with the operation of magnetic bearings are particularly important for high speed applications where the rotor losses are expected to be large and for some particular applications where even low power losses will be critical. Power losses in the magnetic thrust bearing is often neglected, but if there is misaligned in the rotor and bearing, the magnetic field in the thrust bearing is no longer axisymmetric one, or the dynamic control current in the winding is time dependent one, eddy currents are caused to flow inside the conducting material, then the power losses are very important for magnetic bearing design. This paper presents an analytical model of a thrust magnetic bearing, and the magnetic fields, forces and losses of thrust magnetic bearing are calculated. In the calculations the frequency of dynamic control current is up to 1 000 Hz, rotating speed is from 60 rpm to 1 200 rpm, and the non-linearity of material is also taken into consideration. The results shows that if the magnetic field is not saturation, the eddy losses is proportional to dynamic control current frequency and a square function of dynamic control current, and also 5/2 power function of shafts speed.     

盐冻条件下矩形氯丁橡胶支座受压性能试验

为了研究矩形氯丁橡胶支座在盐冻条件下的各项力学性能指标变化,将矩形氯丁橡胶支座分别进行20,40,60,80 d盐冻处理,并采用压力试验机对其进行轴心受压试验,研究盐冻对矩形氯丁橡胶支座的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量的影响。试验结果表明:在盐冻条件下,矩形氯丁橡胶支座更易发生脆性破坏,弹性阶段缩短,发生钢板外露、裂缝、层状破坏等现象更严重;承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量随盐冻程度的加深而逐渐降低。采用最小二乘法对试验结果进行回归得到盐冻条件下矩形氯丁橡胶支座50 a抗压强度及抗压弹性模量衰减曲线和衰减模型,统计分析表明衰减曲线和衰减模型符合实际情况。     

铁路盘型制动噪声机理及其控制方法

为了研究铁路盘型制动噪声的发生规律及其影响因素，测量了列车运行过程中各种制动工况条件下盘型制动器的摩擦噪声，获得了列车盘形制动摩擦噪声的发生规律；基于模态耦合引起制动摩擦噪声的机理，使用试验测得的闸片和制动盘之间的摩擦系数，建立了由制动盘、闸片、闸片托、制动杠杆和销等组成的全尺寸盘型制动系统摩擦噪声有限元预测模型，研究了铁路盘型制动噪声的影响因素. 试验结果表明:盘型制动摩擦噪声的特征频率为256.78、3904.07 Hz和4320.38 Hz；在特定摩擦副的摩擦性能下，当制动缸推力为10.1 kN和12.3 kN时，盘型制动器最容易产生摩擦噪声，模型预测结果与实测摩擦噪声比较一致；制动闸片的弹性模量对盘型制动噪声有重要的影响，合理的闸片弹性模量有助于抑制制动摩擦噪声.