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考虑边界滑移状态的液体动静压球轴承稳定性分析
1
作者 程攀 沈景凤 +2 位作者 秦薇 薛浩 朱锐 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期176-186,共11页
液体动静压球轴承稳定性分析包括探究其动态特性及临界转速,其刚度和阻尼系数对轴承转子系统稳定性具有重要影响,而研究临界转速可有效避免轴承转子系统发生涡动失稳。考虑边界滑移条件,将小孔节流器进入油腔流量与封油边流出流量相等... 液体动静压球轴承稳定性分析包括探究其动态特性及临界转速,其刚度和阻尼系数对轴承转子系统稳定性具有重要影响,而研究临界转速可有效避免轴承转子系统发生涡动失稳。考虑边界滑移条件,将小孔节流器进入油腔流量与封油边流出流量相等作为边界条件,求解出边界滑移状态下的Reynolds方程得到油腔压力和封油边压力;对边界滑移状态下瞬态Reynolds方程采用小扰动法推导出扰动压力偏微分方程,结合有限差分法和松弛迭代法求解方程得到边界滑移状态下液体动静压球轴承的刚度和阻尼系数,进而通过线性稳定性方法求解临界失稳转速,探讨滑移系数、供油压力、转子转速之于轴承动态特性的影响及临界转速之于滑移系数的变化规律。结果表明,滑移系数增大会导致4个刚度系数和交叉阻尼系数减小、直接阻尼增大;供油压力增大将导致8个动态特性系数均增大,转速增大将导致刚度增大及阻尼减小,且滑移效应的发生不影响上述规律;临界转速随滑移系数的增大而减小,系统稳定性降低。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 小孔节流 REYNOLDS 方程 边界滑移 动态特性 临界转速
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液体动静压球轴承轴心运动轨迹研究
2
作者 秦薇 沈景凤 +3 位作者 朱锐 程攀 薛浩 薛伟强 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期74-81,共8页
为研究外载荷对轴承转子系统稳定性的影响,以小孔节流的液体动静压球轴承转子系统为研究对象,建立液体动静压球轴承转子系统动力学模型。通过求解轴承润滑数学模型获得非线性油膜力,分析转子所受到的外载荷,采用欧拉算法预测出轴心下一... 为研究外载荷对轴承转子系统稳定性的影响,以小孔节流的液体动静压球轴承转子系统为研究对象,建立液体动静压球轴承转子系统动力学模型。通过求解轴承润滑数学模型获得非线性油膜力,分析转子所受到的外载荷,采用欧拉算法预测出轴心下一个时刻位移、速度和加速度,并分析转子系统质量、不平衡载荷和阶跃载荷对转子回转精度的影响。结果表明:随着转子系统质量的增加,所需平衡的油膜力增加,轴心振动幅度增加,从而导致转子回转精度降低;相对于不考虑不平衡载荷,考虑不平衡载荷后其振动形态为椭圆且振动幅值增大,减小不平衡值将减小振幅并提高旋转精度;随着阶跃载荷的增加,达到平衡所需的时间也增加。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 小孔节流 轴心轨迹 回转精度 阶跃载荷
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液体动静压球轴承的承载能力和温度场分析
3
作者 薛浩 沈景凤 +2 位作者 秦薇 程攀 朱锐 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期924-930,共7页
液体动静压球轴承在中高转速或高转速下,因润滑油摩擦和剪切作用使油膜温度升高,进而导致轴承与转子受热变形,且该变形量与油膜厚度处于同一数量级,严重影响主轴的回转精度。因此,以小孔节流方式的液体动静压球轴承作为研究对象,建立流... 液体动静压球轴承在中高转速或高转速下,因润滑油摩擦和剪切作用使油膜温度升高,进而导致轴承与转子受热变形,且该变形量与油膜厚度处于同一数量级,严重影响主轴的回转精度。因此,以小孔节流方式的液体动静压球轴承作为研究对象,建立流体润滑数学模型,推导出润滑油膜的Reynolds方程和能量方程,结合有限差分法和松弛迭代法计算了液体动静压球轴承的油膜压力分布和温度分布,并探究工作参数对承载能力和油膜温升的影响。结果表明,当转速越大、油膜厚度越小时,油膜剪切效应越强,温升也随之增大;当转速为3000 r/min、油膜厚度为28μm时,轴承最高温升相较1000 r/min时最高上升了18.65 K;当转速为3000 r/min、油膜厚度为20μm时,轴承最高温升相较油膜厚度为28μm时上升了27.685 K。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 小孔节流 承载能力 温度场 热变形
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基于小孔节流的液体动静压球轴承动态特性分析
4
作者 陈雨飞 沈景凤 周羿好 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期939-947,共9页
以小孔节流方式的液体动静压球轴承为研究对象,建立球轴承的润滑数学模型,推导出层流状态下的Reynolds方程,引入流量守恒原理并结合小孔节流器的流量计算得到油腔和封油边压力分布;采用微扰法推导出扰动压力控制方程,通过有限差分法和... 以小孔节流方式的液体动静压球轴承为研究对象,建立球轴承的润滑数学模型,推导出层流状态下的Reynolds方程,引入流量守恒原理并结合小孔节流器的流量计算得到油腔和封油边压力分布;采用微扰法推导出扰动压力控制方程,通过有限差分法和松弛迭代法求解扰动压力控制方程得到轴承的刚度和阻尼系数。运用数值分析研究供油压力、转速及油膜间隙等参数对轴承动态特性系数的影响。结果表明,随着油膜间隙减小,供油压力的增大,刚度和阻尼系数会随之增大;随着转速增大,直接刚度变化趋势较小,直接阻尼降低趋势较明显;当油膜间隙为20μm时,轴承刚度和阻尼系数达到最大;转速的提高对于刚度影响较小,而阻尼系数则会明显降低。 展开更多
关键词 小孔节流 液体动静压球轴承 流量守恒原理 雷诺方程 微扰法 动态特性
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液体动静压球形轴承动态特性分析 被引量：2
5
作者 季东生 沈景凤 +1 位作者 陈雨飞 周羿好 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期309-316,共8页
分析了轴承参数对球形液体轴承的动态特性的影响规律,为液体球轴承的动态刚度、阻尼以及稳定性提供理论指导。以液体动静压球轴承为研究对象,建立液体球轴承的润滑分析数学模型,采用小扰动法推导出层流状态下动态液体润滑方程,采用有限... 分析了轴承参数对球形液体轴承的动态特性的影响规律,为液体球轴承的动态刚度、阻尼以及稳定性提供理论指导。以液体动静压球轴承为研究对象,建立液体球轴承的润滑分析数学模型,采用小扰动法推导出层流状态下动态液体润滑方程,采用有限差分法求解扰动压力偏微分方程,数值计算液体球轴承的刚度系数和阻尼系数,通过数值分析研究轴承的转速、偏心率、平均油膜间隙等参数对轴承的动态特性系数的影响规律。结果表明:转速、偏心率以及平均油膜间隙对油膜的刚度和阻尼有着重要的影响。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 液体润滑 小扰动法 动态特性系数 数值分析
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基于小孔节流的液体动静压球轴承界面滑移下的承载性能分析 被引量：1
6
作者 周羿好 沈景凤 陈雨飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期641-648,共8页
为研究界面滑移对使用小孔节流方式的液体动静压球轴承承载力的影响,基于线性滑移模型,建立了考虑界面滑移的球轴承Reynolds方程。结合有限差分法和松弛迭代法耦合求解Reynolds方程和油膜厚度方程,计算了考虑界面滑移的液体动静压球轴... 为研究界面滑移对使用小孔节流方式的液体动静压球轴承承载力的影响,基于线性滑移模型,建立了考虑界面滑移的球轴承Reynolds方程。结合有限差分法和松弛迭代法耦合求解Reynolds方程和油膜厚度方程,计算了考虑界面滑移的液体动静压球轴承的油膜压力分布和承载能力。结果表明:液体动静压轴承供油压力越大,转速越高,油膜间隙越小,动压效应越强,轴承承载能力越大;考虑滑移效应,界面滑移导致油膜压力增大,且对于轴承承载力的影响存在临界值;当油膜间隙越大,滑移系数临界值越大,液体滑移效应越强,承载能力在滑移程度低于临界值时会增大,在高于临界值时会逐渐减小。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 小孔节流 界面滑移 有限差分法 承载能力
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基于CFD液体动静压球轴承的承载特性分析 被引量：1
7
作者 刘世坦 沈景凤 汪剑 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期373-380,共8页
针对某超高精密磨床用液体动静压球轴承润滑特性的研究,常采用的雷诺方程假设条件较多,计算精度不能满足超高精密轴承设计需要。提出采用基于纳维斯托克斯(N-S)方程的CFD软件分析液体动静压球轴承压力场和温度场分布特征,并探究结构参... 针对某超高精密磨床用液体动静压球轴承润滑特性的研究,常采用的雷诺方程假设条件较多,计算精度不能满足超高精密轴承设计需要。提出采用基于纳维斯托克斯(N-S)方程的CFD软件分析液体动静压球轴承压力场和温度场分布特征,并探究结构参数和工作参数分别对承载力、轴承流量和温升的影响规律及各参数之间的耦合影响。在此基础上,采用正交试验法在满足高承载低温升的多目标前提下,得到液体动静压球轴承最优参数组合。结果表明,这些参数显著影响轴承的承载力和温升,并且还存在交叉耦合影响。分析结果对进一步研究液体动静压球轴承的设计有指导意义。 展开更多
关键词 液体动静压球轴承 计算流体动力学 耦合效应 承载力 温升特性
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