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双圆盘立式悬臂转子-轴承系统碰摩-裂纹耦合故障分析悬臂型径向气体动压轴承温度场分析--《山东理工大学学报(自然科学版)》2010年05期
悬臂型径向气体动压轴承温度场分析
【摘要】：由于气动轴承在工作中产生大量的热量,从而对轴承的性能产生显著影响,因此与其他类型的轴承相比,气动轴承温度场的分析显得尤为重要.建立了悬臂型气动轴承气膜的温度场模型,将温度场的影响引入轴承静特性计算程序,得到了轴承工作区内的温度分布.
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TH133.37【正文快照】：
悬臂型气动轴承适用于高速回转运动,它的挠性箔片设计能很好地抑制运转过程中轴颈的振动,提高气动轴承稳定性和承载能力,有着广阔的应用前景[1-2].气动轴承在工作过程中产生的热量将对轴承的性能产生显著影响,因此对气动轴承温度场的分析与一般的油润滑轴承相比就显得更为重要
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京公网安备75号悬臂式箔片气体动压轴承的稳定性分析--《山东理工大学》2011年硕士论文
悬臂式箔片气体动压轴承的稳定性分析
【摘要】：悬臂式箔片气体动压轴承是一种以悬臂式弹性元件作为支承的自作用式气体动压轴承,其特殊的结构使得此类轴承具有自适应力强、低摩擦损耗、高转速以及良好的运转稳定性等突出的优点,此轴承有着非常深远的发展前景。随着当今科学技术的快速发展,对于提高机械设备转速的要求也日益强烈,而此问题的关键就在于解决气体轴承的高速稳定性问题。本文对悬臂式箔片气体动压轴承的稳定性问题,提出了比较系统的理论研究方法。
本论文主要研究内容：
(1)运用了柱形薄壳的有矩理论,联合求解柱壳的几何方程、物理方程和平衡微分方程,得到并求解了柱壳非线性大挠度弹性变形偏微分方程组,对轴承的弹性箔片变形问题进行分析；利用流体润滑理论知识,推导出等温条件下动压气体润滑Reynolds方程,是研究的基础方程。
(2)建立了含有气体可压缩性和弹性箔片变形等因素影响的气膜厚度模型,将有限差分法(FDM)和Newton-Raphson迭代法耦合使用,利用Matlab编写程序完成压力控制Reynolds方程和气膜厚度方程的耦合求解,计算了气体轴承的压力分布、承载力、摩擦力矩以及偏位角等静态特性,分析了宽径比、轴承数、偏心率等参数对悬臂式箔片动压气体轴承静态特性的影响。
(3)在静态分析的基础上,建立了气膜厚度和压力关于扰动微量的十个关系方程,并利用耦合求解的方法实现该轴承润滑气膜动态特性的研究,分析了偏心率、扰动频率、转速、长径比、箔片弹性系数等参数对动态特性系数的影响。
(4)采用“八个动态特性系数”法,结合动力学运动方程,介绍了两种稳定性判别方法：临界质量、临界涡动比判别法和基于Routh-Hurwitz(劳斯-霍尔维茨)准则的特性方程系数矩阵各阶子行列式法。同时,建立了悬臂式箔片气体动压轴承的轴承—转子系统模型,利用后一种方法初步计算并验证该模型的稳定性。
本文的结果为研究悬臂式箔片气体动压轴承的稳定性提供系统的理论方法,还可以对此类轴承的动力学设计提供理论和数据参考。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TH133.3【目录】：
摘要3-4Abstract4-5目录5-7第一章 绪论7-18 1.1 课题的来源及意义7-9 1.2 国内外研究概述9-16
1.2.1 气体轴承的研究现状9-11
1.2.2 箔片式气体动压轴承的概述11-15
1.2.3 气体轴承稳定性研究概况15-16 1.3 本文研究的主要内容16-18第二章 悬臂式箔片气体动压轴承基本方程求解18-30 2.1 引言18 2.2 悬臂式箔片气体动压轴承弹性箔片求解理论18-19 2.3 柱壳有矩理论基本方程19-22
2.3.1 几何方程20-21
2.3.2 物理方程(虎克定律)21
2.3.3 静力平衡微分方程21-22 2.4 弹性箔片的挠度变形方程22-25
2.4.1 挠度变形方程的推导22-23
2.4.2 弹性箔片变形方程数值求解23-25 2.5 悬臂式箔片气体动压轴承基本特性方程25-29
2.5.1 基本假设25-26
2.5.2 气体雷诺方程的推导26-28
2.5.3 气体雷诺方程的无量纲化28-29
2.5.4 雷诺方程的边界条件29 2.6 本章小结29-30第三章 悬臂式箔片气体动压轴承的静态特性分析30-46 3.1 气膜厚度模型30-33 3.2 气膜压力控制Reynolds方程数值分析33-39
3.2.1 方程离散与迭代33-36
3.2.2 计算区域差分网格划分36-37
3.2.3 数值计算的边界条件37
3.2.4 数值计算迭代收敛条件37
3.2.5 载荷、偏位角和粘性摩擦力矩计算37-38
3.2.6 数值计算流程框图38-39 3.3 悬臂式箔片气体动压轴承静态特性分析39-44 3.4 本章小结44-46第四章 悬臂式箔片气体动压轴承动态特性分析46-59 4.1 动态雷诺方程和小扰动思想46-48 4.2 弹性箔片变形与动态气膜厚度及压力的关系48-52 4.3 动态特性系数计算52-53 4.4 动态方程的边界条件53-54
4.4.1 定常求解时的边界条件53
4.4.2 微分求解边界条件53-54 4.5 数值计算的程序框图54-55 4.6 动态特性结果分析55-58 4.7 本章小结58-59第五章 悬臂式箔片气体动压轴承稳定性分析59-64 5.1 转子-轴承系统稳定性参数分析59-62 5.2 悬臂式气体动压轴承稳定性计算与讨论62-63 5.3 本章小结63-64第六章 总结与展望64-66 6.1 总结64-65 6.2 建议和展望65-66致谢66-67参考文献67-71攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目71-72
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基于ANSYS的弹性支承的悬臂转盘-轴承系统模态分析
针对悬臂转盘系统在高速旋转时的振动、不稳定等现象,建立弹性支承悬臂转盘-轴承系统动力学模型并计算理论临界转速,应用ANSYS有限元软件对带有预应力的转盘-轴承系统进行了模态分析,分析转盘系统额定转速、轴承支承刚度、轴承间跨度和转盘厚度对转盘-轴承系统固有频率的影响,得到了各阶固有频率和固有振型.结果显示:额定转速和轴承支承刚度是影响转盘-轴承系统模态参数的主要因素,在相同工况条件下,同阶固有频率与额定转速成一元三次方程变化.同时转盘系统固有频率都随着额定转速和轴承支承刚度的增大而增大.
KONG Fanliang
RENG Xiaoqing
作者单位：
上海工程技术大学机械工程学院,上海,201620
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