人字形螺旋槽动压止推轴承性能分析

发布时间：2024-02-22 19:39

　　为了研究人字形螺旋槽止推轴承的结构参数对其静动态性能的影响,针对轴承的特殊结构,通过坐标变换在扇形坐标系下,建立了轴承的性能计算模型。在正交坐标系下运用有限差分法对雷诺方程进行了离散和求解,得到了轴承的膜厚压力分布;研究了槽数、槽深和螺旋角等结构参数对轴承静动态性能的影响,综合考虑油膜承载力和刚度等因素,确定了轴承各结构参数对应的最优取值;通过分析人字槽轴承内部流体的流动状态,得到了槽深间隙比对基于层流和紊流两种计算模型下所得结果的影响规律。研究结果表明:人字槽顶端为主要承载区,该区域内存在压力峰值;在加工允许范围内,可以增加槽数,在轴承间隙为0.01mm,槽深间隙比约为3、槽台宽比为0.7～1、螺旋角为60°时,轴承可以获得较好的润滑性能;当槽深间隙比大于3时,轴承内部会出现明显涡流,导致油膜承载力减小、温升升高,此时基本的雷诺方程不再适用。研究成果可为国产高性能CT设备中液态金属轴承技术提供一定的理论指导。

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【部分图文】：

图1人字形螺旋槽止推轴承结构示意图

人字形螺旋槽动压止推轴承的结构见图1，结构参数主要包括轴承内径r1、中线半径rm、外径r2。除此之外，轴承几何参数又包括轴承间隙h1、槽深间隙比B、螺旋角β、槽台宽比δ和槽数N等。(1）槽深间隙比B。如图1a所示，由于本文没有考虑表面粗糙度对轴承性能的影响，所以槽深间隙比B是轴承....

图2螺旋槽区域坐标变换

进行压力求解时，为了提高计算精度，需要对计算区域进行坐标转换。在r-θ坐标系下，将轴承内侧螺旋槽变换为ξ-η坐标系下的扇形区域，将轴承外侧螺旋槽变换为ξ′-η′坐标系下的扇形区域，如图2所示。对于内侧螺旋槽区域，选取以下的坐标变换

图3扇形坐标系下网格划分

人字形螺旋槽止推轴承具有周期性分布规律。为了提高计算效率，计算时选用一个周期内的人字槽作为研究对象，即包含一个完整的人字槽和台。以周向分布12个人字槽为例，如图3所示。1.3.1膜厚连续处

图4台阶处计算区域

如图4所示，需要对区域1、区域2、区域3和区域4的台阶边界处进行单独处理。(1）轴承内侧沿周向存在阶梯（区域1）。在网格边界节点（i,j）处取微小控制单元（Δ珋ξ，Δη），根据连续性方程，得到

本文编号：3907159