当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

考虑加工误差的油膜轴承动态性能研究

发布时间:2018-09-10 14:11
【摘要】:课题来源于国家自然科学基金项目“新型高性能油膜轴承节流机理研究(51075409)”。随着旋转设备向着高速、重载、精密化方向发展,设备的精度要求及运行环境对作为重要基础支承部件的油膜轴承的性能提出了更高的要求。油膜轴承为提高其性能,轴承与轴颈之间必须采用较小的配合间隙,这使轴承制造过程中产生的误差与轴承的油膜厚度处于同一个数量级上,显著影响油膜轴承的性能。通过不断提高轴承加工精度来获得高性能油膜轴承的途径会使生产成本增加,制造周期增长,产品合格率低。为此,本文在已有研究基础上,引入加工误差模型,建立了考虑加工误差的油膜轴承润滑理论模型。同时,为了降低加工误差的影响,将传统节流器与伺服可控节流相结合提出一种伺服混合可控节流油膜轴承,引入基于遗传算法优化PID控制器参数的伺服主动控制技术,对油腔的进油液阻进行调节从而控制油腔中的油压以提高轴承的性能。通过建立加工误差对轴承性能影响的累积效应数学模型,对比分析考虑加工误差的毛细管节流油膜轴承与混合节流油膜轴承的动态特性,研究加工误差因素对轴承的性能影响以及对主轴的位置精度、回转精度的作用规律,以寻求一种既能降低制造成本,又能提高轴承性能的方法,为轴承的性能分析和设计提供依据。论文的主要工作及成果如下:①在传统油膜轴承基本润滑理论基础上,考虑加工误差因素对油膜轴承的影响,建立加工过程中产生的尺寸误差、形状误差表达式,建立加工误差对轴承性能影响的累积效应数学模型。以此重构油膜间隙函数、雷诺方程、流量连续性方程,建立考虑加工误差的油膜轴承动态特性分析模型。②构建了混合节流油膜轴承系统。建立混合节流油膜轴承控制系统及PID控制器参数优化模型。根据流体润滑和承载机理推导油膜轴承油腔内、封油面上的油膜力以及主轴动力学方程,建立混合节流油膜轴承性能分析的数学模型。采用遗传算法对轴承控制系统的PID控制器参数进行优化。将加工误差的数学模型进入到混合节流油膜轴承系统中,重构轴承性能分析的数学模型。③对比分析不考虑加工误差影响情况下,工况条件变化(载荷、转速、粘度)对混合节流油膜轴承与毛细管节流油膜轴承的承载能力、油膜刚度、最小油膜厚度、流量的影响规律。④以伺服混合节流与毛细管节流油膜为研究对象,对比分析了尺寸误差、形状误差对油膜轴承承载能力、油膜刚度、对象油膜厚度、流量、油膜力分布的影响;研究加工误差对主轴位置精度、回转精度的影响规律。⑤设计研制了实验台,进行了轴承误差数据的测量和运动误差的分离。通过对比研究仿真与实验结果验证了考虑加工误差因素影响的油膜轴承的模型和分析方法的有效性和一致性。本文将加工误差引入到油膜轴承性能分析中,丰富、深化了油膜轴承润滑理论,提出的混合节流油膜轴承能较好地抑制和减小加工误差对轴承性能的影响。论文研究成果对于开发适用于中低速、重载、高精度油膜轴承提供了重要的参考价值及理论依据。
[Abstract]:With the development of rotating equipment toward high speed, heavy load and precision, the precision requirements and operating environment of the equipment put forward higher requirements for the performance of oil film bearing as an important supporting component. In order to improve the performance of the bearing, a small clearance must be adopted between the bearing and journal, which makes the errors produced in the manufacturing process of the bearing in the same order of magnitude as the thickness of the oil film of the bearing and significantly affects the performance of the oil film bearing. In order to reduce the influence of machining error, a servo hybrid throttling oil film with controllable throttling is proposed, which combines traditional throttle with servo throttling to reduce the influence of machining error. In order to improve the performance of bearings, a servo active control technique based on genetic algorithm is introduced to optimize the parameters of PID controller. The hydraulic resistance of oil cavity is adjusted to control the oil pressure in the oil cavity to improve the performance of bearings. The dynamic characteristics of film bearing and hybrid throttle oil film bearing are studied. The influence of machining error on bearing performance and the effect of machining error on position accuracy and rotation accuracy of spindle are studied. A method which can not only reduce manufacturing cost but also improve bearing performance is sought to provide basis for bearing performance analysis and design. The results are as follows: 1. Based on the basic lubrication theory of traditional oil film bearings, considering the influence of machining error factors on oil film bearings, the expressions of dimension error and shape error are established, and the cumulative effect mathematical model of machining error on bearing performance is established. (2) Hybrid throttle oil film bearing system is constructed. Hybrid throttle oil film bearing control system and PID controller parameter optimization model are established. Oil film force and spindle in oil film bearing cavity, oil cover and spindle are deduced according to fluid lubrication and loading mechanism. A mathematical model for the performance analysis of hybrid throttle film bearings is established. The parameters of the PID controller of the bearing control system are optimized by genetic algorithm. The influence of operating conditions (load, rotational speed, viscosity) on the bearing capacity, oil film stiffness, minimum oil film thickness and flow rate of hybrid throttle oil film bearing and capillary throttle oil film bearing under loud condition is studied. The influence of machining error on spindle position accuracy and rotation accuracy is studied. _The experimental platform is designed and developed, and the measurement of bearing error data and the separation of motion error are carried out. The simulation and experimental results verify that the machining error is considered. In this paper, machining errors are introduced into the performance analysis of oil film bearings to enrich and deepen the lubrication theory of oil film bearings. Hybrid throttling oil film bearings can better restrain and reduce the influence of machining errors on bearing performance. It provides important reference value and theoretical basis for developing medium and low speed, heavy load and high precision oil film bearings.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH133.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李喀;国产油膜轴承如何占据国内市场[J];机电新产品导报;2003年02期

2 蒋学俊;浅谈我厂防治油膜轴承漏油的措施[J];太原重型机械学院学报;2004年S1期

3 王文波;;油膜轴承新技术在工程中的应用实例分析[J];太原科技大学学报;2006年S1期

4 陆炳鸿;;油膜轴承常见故障剖析[J];太原科技大学学报;2006年S1期

5 郭溪泉;重载油膜轴承理论计算的探讨——关于弹性流体动压润滑理论的应用[J];起重运输机械;1977年04期

6 ;我国首套最大型号无键油膜轴承在太重研制成功[J];冶金设备;1999年01期

7 冯健,郭永胜;油膜轴承与油膜轴承油[J];太原重型机械学院学报;2002年S1期

8 王文波;静动压油膜轴承的选择与应用探讨[J];太原重型机械学院学报;2004年S1期

9 黄庆学,王建梅,李玉贵,杜晓钟,赵春江;重载条件下油膜轴承弹流问题的数值分析[J];太原重型机械学院学报;2004年S1期

10 赵春江,贾智勇,黄庆学;新型轧机油膜轴承实验台的研制[J];太原重型机械学院学报;2004年S1期

相关会议论文 前10条

1 蒋学俊;;浅谈我厂防治油膜轴承漏油的措施[A];第七届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2004年

2 王文波;;油膜轴承新技术在工程中的应用实例分析[A];第八届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2006年

3 陆炳鸿;;油膜轴承常见故障剖析[A];第八届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2006年

4 张志鸿;潘竟忠;;油膜轴承的失效与对策[A];2009年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上)[C];2009年

5 刘中儒;杨文薇;;油膜轴承温度场试验技术与数据分析[A];第三届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];1996年

6 田学军;;油膜轴承衬套的处理[A];第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2000年

7 修重生;;对延长油膜轴承使用寿命的探讨[A];第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2000年

8 李汉良;许将;;三菱无键油膜轴承新技术研究[A];第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2000年

9 张敬芳;;油膜轴承动压润滑系统的设计和应用[A];第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2000年

10 谢业平;;武钢油膜轴承的安装和维护[A];第五届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2000年

相关重要报纸文章 前10条

1 马静;太重拟三年内建成全球最大油膜轴承研发制造基地[N];中国工业报;2007年

2 曹克顺;太重油膜轴承冲刺全球之最[N];中国工业报;2007年

3 马静;太重新型油膜轴承研制基地奠基[N];中国冶金报;2007年

4 曹克顺;冲刺在国际领先的发展道路上[N];中国冶金报;2007年

5 记者 李兵 通讯员 马静;世界最大油膜轴承研发制造基地在太重奠基[N];山西日报;2007年

6 本报记者 郭凤美 通讯员 曹克顺;太重油膜轴承精彩刚刚开始[N];山西经济日报;2006年

7 曹克顺 马静;国内最大新型油膜轴承研发制造基地在太重建成[N];中国冶金报;2007年

8 见习记者 王佳丽;太重油膜轴承新型研发制造基地竣工[N];山西经济日报;2008年

9 记者 尤佳 通讯员 曹克顺;全球最大的油膜轴承产品太重诞生[N];发展导报;2008年

10 见习记者 王佳丽 通讯员 曹克顺;世界最大系列油膜轴承产品现身太重[N];山西经济日报;2009年

相关博士学位论文 前2条

1 杨小高;考虑加工误差的油膜轴承动态性能研究[D];重庆大学;2015年

2 吴超;具有主动控制功能的油膜轴承研究[D];上海大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 薛涛;轧机油膜轴承试验台参数监控系统的研究[D];太原科技大学;2011年

2 祁广宝;线材高速轧机油膜轴承承载状态与仿真测试系统开发[D];浙江大学;2005年

3 凡明;轧机油膜轴承实验台监控与数据采集系统的研究[D];太原科技大学;2009年

4 孙建召;新型轧机油膜轴承磁流体润滑理论与实验研究[D];太原科技大学;2011年

5 周利俊;油膜轴承试验台系统研制[D];华南理工大学;2013年

6 耿延龙;轧机油膜轴承试验台的研制[D];北京交通大学;2014年

7 陶磊;轧机油膜轴承关键特性参数的优化设计[D];太原科技大学;2010年

8 姚建斌;新型无锥套油膜轴承数值计算与实验研究[D];太原科技大学;2007年

9 康建峰;油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理与性能研究[D];太原科技大学;2014年

10 马立新;轧机油膜轴承试验台系统性能优化研究[D];太原科技大学;2014年



本文编号:2234671

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2234671.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ce308***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com