高速滑动轴承—转子系统的动态特性研究

发布时间：2020-06-28 06:48

【摘要】： 流体动压润滑滑动轴承广泛应用于高速旋转机械中转子的支承,其动态特性对转子系统的动力特性有非常显著的影响,随着旋转机械转速的提高,这种影响更为显著。因此,为了优化和提升现有高速旋转机械的动态特性,进行高速滑动轴承及其转子系统动态性能的研究十分必要。本文围绕高速滑动轴承及其支承的转子系统,对滑动轴承的静动态特性、滑动轴承-转子系统的动力特性进行理论研究,并对高速转子系统选用和设计合适的支承结构提供依据。分析了不同工况参数和轴承结构参数对滑动轴承及转子系统动特性的影响,开发了相应的计算分析程序,并以某滑动轴承支承的高速转子系统为例进行分析验证。论文首先对滑动轴承的静态特性进行研究。基于半步长有限差分法,针对经典雷诺方程采用雷诺边界条件进行分析求解,得到了滑动轴承的油膜压力、承载力、偏位角、端泄流量和摩擦力,并分析了宽径比和偏心率对各项静特性的影响;在考虑粘温效应后,联立雷诺方程、粘温方程,采用步进法对能量方程进行分析求解,得到了油膜温度场分布,并分析了粘温效应对滑动轴承各项静特性的影响。研究了滑动轴承由于受到扰动而产生的动特性,针对非定常雷诺方程,采用压力扰动法得到了滑动轴承的动态特性系数,得到了结构和工况参数对滑动轴承刚度、阻尼系数的影响规律;针对由滑动轴承交叉刚度和负阻尼引起的轴承失稳运动,分析了其失稳机理,对单圆盘轴承转子系统的失稳转速进行分析求解,并研究了滑动轴承结构和工况参数对失稳转速的影响。研究了滑动轴承-转子系统的动力特性,采用Riccati传递矩阵法对转子系统的临界转速、振型和不平衡响应进行求解,开发了相应的计算程序,通过算例进行验证。采用本程序,对某微型燃气轮机高速滑动轴承-转子系统进行了动态分析,得到了其临界转速和相应的振型,以及其对不平衡量的敏感程度,初步分析了其在工作过程中可能出现强烈振动而无法正常工作的原因。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.31
【图文】：

几何形状,滑动轴承,结构示意图

图 1-1 滑动轴承结构示意图研究现状及分析承的动态特性的研究现状来说,油膜会影响转子的临界转速、转子不平衡所引起的振放大倍数,同时还影响转子系统的稳定特性。油膜在这阻尼的作用,可以简化成线性化的弹簧常数和阻尼特性,它问题非常重要[ 3]。要识别油膜的动态特性参数就要求解动轴承油膜压力分布的过程，实际上就是针对不同形式的过程。虽然数十年来，已经发展了许多求解方法，然的不可避免的众多假设仍旧为它的有效应用设置了很大障，著名的雷诺（Reynolds）方程问世。雷诺方程描述了两面几何形状、润滑油粘度与油膜压力分布之间的关系，滑轴承研究的理论基础[ 4]。3p h pρ

模型图,弹性支承,转子系统,模型

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文速度一半的场合,而这个条件在气泡再形成的初级阶段和溃灭的可能达到的。并且在动载时,由于油膜做非稳态运动,故边界也是引入了温度的影响,或轴承供油不足,或油膜中存在负压力时,雷合[ 5]，此后发展了质量守恒边界条件,简称JFO理论。JFO理论建形成边界处质量守恒的基础上,认为整个润滑区可分为两个部分:区。JFO理论也是对雷诺边界条件的一种提高,因为它不仅提供且提供了油膜再形成条件[ 6]，然而在实际情况下质量守恒边界困难的。轴承的动态特性用油膜的 8 个线性动力系数来表示，其中的 44 个是阻尼系数，如图 1-2 所示，图 1-2 中a)图为原始结构图，化为等效为刚度阻尼后的模型。这些动力系数表达了油膜的动移与速度之间的定量关系[ 7]。

【引证文献】