考虑圆度误差的滑动轴承转子系统非线性动力学研究

发布时间：2020-06-13 18:26

【摘要】： 滑动轴承广泛应用于能源、航空航天等工程技术领域,滑动轴承转子系统的稳定性及动力学特性与系统的结构参数密切相关。目前有关滑动轴承转子系统动力学的研究大都以系统的名义尺寸进行,并未考虑制造误差对系统稳定性的影响。实际上滑动轴承结构参数的各种误差对转子系统是有影响的,而转子在加工过程中的制造误差也是客观存在的,因此考虑误差对转子系统稳定性影响的研究很有必要。本文主要研究圆度误差对滑动轴承转子系统稳定性的影响。文中首先建立了带圆度误差的滑动轴承油膜力力学模型,并采用有限差分法求解雷诺方程,得到滑动轴承的油膜压力,然后通过积分求得油膜的承载力。根据牛顿定律,由油膜承载力得到轴颈在任意位置的加速度、速度及位移,再由位移得到滑动轴承的轴心轨迹。根据轴心轨迹发散与收敛的条件求得该滑动轴承的临界转速。但此时得到的临界转速只是具体参数下得到的结果,不具有普遍意义。最后运用徐武彬教授提出的无量纲运行参数op得到稳定性临界曲线,此结果具备普遍性意义。为验证此理论分析结果的正确性,专门搭建了滑动轴承转子系统实验台。实验台基于LabVIEW信号采集系统,可实现对转子系统转速、轴心轨迹、频谱及轴振振幅等信号的实时测量与保存。同时加工了四根圆度误差不同的椭圆轴,以验证圆度误差对滑动轴承转子系统稳定性的影响。论文的最后通过实验验证了上述理论的正确性,分析比较实验数据后认为,实验结果与理论计算结果相符。最终结果表明:滑动轴承转轴的圆度误差对滑动轴承的稳定性有明显影响,特别是在系统稳定状态的偏心率较小的时候,圆度误差越大系统的临界转速越高。这一结果将对滑动轴承结构参数的设计具有一定指导意义,同时也可作为对滑动轴承稳定性判别的依据,对滑动轴承转子系统的故障诊断有一定的参考价值。
【图文】：

形成条件,油膜压力

径向滑动轴承和推力滑动轴承。根据润滑膜的形成原理不同分为：静压滑动轴承和动压滑动轴承。本论文研究对象为动压径向滑动轴承。如图2-1所示，由流体动力学知识可知，当两相对运动的液体表面满足如下三个条件时，将形成高于环境压力的连续的压力油膜：（1）相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；（2）被油膜分开的表面必须有一定的相对运动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，，从小口流出；（3）润滑油必须有一定黏度，供油要充分。图 2-1 油膜压力形成条件Figure 2-1 The preconditions of forming oil-film pressure

滑动轴承,工作原理

不同且不同心，这样就在轴与轴瓦之间形成了收敛的楔形空间，这个间隙充满液压油，轴以一定转速开始旋转，此时就具备了油膜压力形成的三个必须条件。稳定运行后，轴与轴瓦间油膜的压力将转轴托起，工作原理示意如图2-2.2.1.2 雷诺方程介绍由上述滑动轴承的工作原理可知，润滑油膜的形成是滑动轴承能正常工作的基本条件，影响润滑膜形成的因素有润滑方式、运动副相对运动速度、润滑剂的物理性质和运动副表面的粗糙度等。描述润滑油膜压力规律的数学表达式称为雷诺方程。雷诺方程的推导过程较繁琐，在此不再列出，有关其详细推导过程可参考文献[56]，本论文只列出Reynolds方程，并解释其物理意义，这对论文后续研究很重要。在满足以下几个假设的前提下，Reynolds方程可适当简化，(1) 油膜厚度较其长度来说是十分小的
【学位授予单位】：广西工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.33

【参考文献】