基于Kriging代理模型滑动轴承多目标性能优化分析

发布时间：2020-03-26 04:55

【摘要】：滑动轴承系统是旋转机械的核心部件之一,在机械传动过程中起着至关重要的作用,随着中国机械工业的高速发展,人们对轴承系统的性能要求标准也越来越高。对于高转速滑动轴承而言,其油膜温度上升明显,又因各点处油膜厚度、压力和流量不同,易形成分布不均匀的温度场,而润滑油黏度受温度影响较大,进而会影响轴承静、动态特性及稳定性;轴承中的气穴效应会对润滑油黏度和密度产生影响,进而影响滑动轴承的工作性能。因此对滑动轴承进行理论研究时,为得到与实际工况更为相近的理论模型,在建立模型时应计入热效应和气穴效应对轴承性能的影响。滑动轴承设计过程中,常规的设计方法一般可以得到可行的设计方案,但却无法保证轴承在满足设计要求的前提下达到最优的性能。为提高轴承的性能,有必要选取合适的优化方法对动静压轴承进行优化设计,寻求最佳的设计方案,以提高设计质量。本文选用滑动轴承常用的32号汽轮机油进行含气率对润滑油黏度影响的试验研究,建立了气油两相流密度、黏度随含气率变化关系的数学模型。以动静压滑动轴承为研究对象,建立变黏度、变密度的Reynolds方程、能量方程以及黏温模型,并设定相应的压力、温度边界条件。采用有限元法求解Reynolds方程、有限差分法求解能量方程。本文以轴承长径比、半径间隙、轴承浅腔包角、浅腔深度结构参数作为设计变量,以单位承载力下摩擦功耗最小和润滑油最大温升值最小为目标函数建立优化设计数学模型,采用Kriging代理模型对不同含气率下动静压轴承进行建模分析。使用多目标遗传算法寻找Kriging模型的Pareto最优解集,得到优化后轴承优化设计变量的取值范围,并根据设计要求使用综合评价方法TOPSIS法得到最优非劣解。优化结果表明优化后滑动轴承在满足承载力等设计要求的同时,轴承摩擦功耗和温升均有所降低,采用Kriging代理模型方法在滑动轴承优化设计方面有较高的应用价值。
【图文】：

率的方案如下：使用定容容器分别称量不含气通过下式计算测得两相流的含气率 为：0 10 1 0 100 0m mV V m mmV m 量,kg；1m 为气油两相流质量,kg；0V 为纯油油体积,3m ； 为 30 ℃下润滑油密度,3kg/m 。的测量方法度的方法由很多，其中依据与润滑油相互接触力来测定黏度是较为常见的一种测量方法，其主要测量仪器为旋转黏度计[39]。XS-11 型旋转黏度计测量气油两相流的黏度值，。计算气油两相流的黏度值的公式如下所示：

气体浮子流量计（小量程）气体分流器 下输液软管图 2.2 气油两相流试验装置据的采集与分析油两相流黏度-含气率的数学模型，需采集不同通气值和黏度值，通过对实验数据进行回归分析，拟合系的数学模型。流含气率数据采集与分析度下，以一定的通气流量将氮气通入润滑油中，当后，气油两相流的含气率保持不变。在此状态下，误差，对两相流的含气率数据反复采集 100 组，，Smirnov 检验法（简称“单样本 K-S 检验法”）对数
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.31

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本文编号：2600976