滑动轴承力学特性分析及其在转子系统中的应用

发布时间：2017-10-15 20:04

  本文关键词：滑动轴承力学特性分析及其在转子系统中的应用

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【摘要】：转子系统在很多领域都起着至关重要的作用,比如农业机械行业、电力行业、船舶行业、车辆领域、矿山设备等。滑动轴承在径向截面方向上和在沿着轴向长度方向上均有着不同的支撑刚度和阻尼特性,滑动轴承的动态性能对齿轮-转子系统动力学特性、使用寿命和运行可靠性有着至关重要的影响。考虑滑动轴承结合部的动态性能的齿轮-转子系统动力学问题是目前的研究热点和难点,还处于探索阶段,有必要进一步对其进行深入的研究。为了更加真实有效地模拟转子系统的动态特性,基于流体动力学理论、有限元理论和多体动力学理论,针对滑动轴承的流体力学特性,滑动轴承的等效刚度阻尼和转子系统的动力学分析等问题,本文开展了如下几个方面的研究工作并获得了相应结果：(1)滑动轴承流体力学特性分析是计算滑动轴承结合部的等效刚度阻尼参数的关键问题,基于流体力学理论,考虑轴承油膜的湍流现象运用流体分析软件建立了不同边界条件的滑动轴承有限元模型,对比不同轴承油膜力的计算方法,采用最有效的油膜计算方法得到了轴承油膜流场特性和不同进油压力、转速和间隙比对轴承油膜压力的影响规律。油膜压力值的变化随转速的升高而趋于平缓；轴颈转速过低或过高都容易发生气化现象；油膜破裂区域与转速、进油压力和偏心率密切相关。(2)基于摄动理论,结合动网格技术和两相流理论,运用将轴颈分成多截面的方法计算轴承等效刚度阻尼。本文建立了多截面、多工况的滑动轴承计算模型,计算得到了不同转速下和不同轴向位置处的径向等效刚度阻尼的分布规律,为进一步计算分析转子系统的动力学特性奠定了基础。计算得出直接刚度Kxx随转速的增加先减小再增加；直接刚度Kyy随转速的升高先增加后减小；交叉刚度Kxy和Kyx随转速的升高而升高；直接阻尼Cxx和Cyy随转速的增加先增加后减少；交叉阻尼Cxy随转速的增加先往负方向增加而后又往正方向变化；交叉阻尼Cyx随转速的升高而在负方向先减小后增加。(3)基于多体动力学理论,考虑多截面多工况下滑动轴承的径向和轴向结合部等效刚度阻尼,运用ADAMS建立了转子系统动力学仿真分析模型,计算分析了不同工况下系统的动力学特性。对比分析角速度的仿真计算值和理论值,以及滑动轴承对系统动力学的影响,验证了建立的系统模型具有一定的可靠性。通过对系统进行的动态响应分析和啮合力响应分析得出,系统处于双驱动时比系统处于单驱动时的稳定性更好。
【关键词】：滑动轴承 斜齿轮 多体动力学 油膜 刚度阻尼
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.31;TH113
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的意义和目的11
• 1.2 滑动轴承-齿轮-转子动力学研究现状11-16
• 1.2.1 滑动轴承力学性能的理论研究11-12
• 1.2.2 滑动轴承力学性能的仿真分析12-14
• 1.2.3 滑动轴承力学参数等效方法研究现状14-15
• 1.2.4 转子系统的研究现状15-16
• 1.3 课题主要的研究内容16-17
• 第二章 气液两相流在滑动轴承数值模拟上的研究17-37
• 2.1 滑动轴承的理论基础17-21
• 2.1.1 油膜压力的形成17-18
• 2.1.2 滑动轴承油膜压力分布18-20
• 2.1.3 油膜空穴理论20-21
• 2.2 三种求解轴承油膜力的模型21-29
• 2.2.1 雷诺方程求解模型21-23
• 2.2.2 单向流求解模型23-24
• 2.2.3 多相流求解模型24-25
• 2.2.4 三种模型计算油膜承载力的对比25-29
• 2.3 两相流对滑动轴承流场特性的分析29-30
• 2.4 不同参数对油膜力分布的影响分析30-36
• 2.4.1 进油压力对油膜力分布的影响分析30-33
• 2.4.2 转速对油膜力分布的影响分析33-35
• 2.4.3 偏心率对油膜力分布的影响分析35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 结合多相流和动网格计算滑动轴承的刚度阻尼37-59
• 3.1 轴承油膜的等效刚度阻尼计算37-38
• 3.1.1 刚度阻尼的计算方法37-38
• 3.1.2 动网格实现的方法38
• 3.2 计算7000rpm转速下轴承等效刚度阻尼38-51
• 3.2.1 扰动范围的界定39-42
• 3.2.2 单截面等效刚度阻尼的计算42-47
• 3.2.3 多截面等效刚度阻尼的计算47-51
• 3.3 转速对轴承等效刚度阻尼的影响分析51-57
• 3.3.1 转速对单一截面等效刚度阻尼的影响分析52-53
• 3.3.2 转速对多截面等效刚度阻尼的影响分析53-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第四章 转子系统动力学分析59-79
• 4.1 建立转子系统模型59-65
• 4.1.1 齿轮-转子系统模型的建立59-61
• 4.1.2 转子系统模型的建立61-65
• 4.2 转子系统的验证65-71
• 4.2.1 系统传动比的验证分析66-69
• 4.2.2 滑动轴承对系统的影响作用分析69-71
• 4.3 转子系统动力学分析71-77
• 4.3.1 系统的动态响应分析71-75
• 4.3.2 系统的啮合力响应分析75-77
• 4.4 本章小结77-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 主要研究内容及成果79-80
• 5.2 后续研究展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-89
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文89

【参考文献】

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本文编号：1038419