高速浮环轴承-转子系统特性分析

发布时间：2017-08-18 02:31

  本文关键词：高速浮环轴承-转子系统特性分析

  更多相关文章： 径向浮环动静压轴承 浮环平衡 浮环质量 转子刚度 稳定性

【摘要】：浮环动静压轴承是在动静压轴承的基础上加入浮环结构,降低了轴承的摩擦功耗,提高稳定性,在一些速度要求较高的场合中应用较为广泛。本文以涡轮增压器浮环轴承为研究对象,对内层和外层油膜的静、动特性进行了计算,在此基础上计入浮环质量和转子刚度,建立了浮环轴承-转子的动力学方程,推导了稳定性判据并计算了系统的临界转速。首先建立了径向浮环轴承内外油膜压力动态的Reynolds方程和边界条件,推导了静特性参数和动特性参数的计算公式;然后,对内外层油膜进行划分网格,利用差分法对Reynolds方程进行离散,并详细介绍了对轴承油腔边界处做的特殊处理,由于网格划分时步长不等距,在动特性计算时,其差分方程亦做了相应的变化。程序中利用二分法求解浮环的平衡位置,在保证浮环平衡的基础上得到不同工况该浮环轴承的静、动态特性参数。最后建立了计入浮环质量和转子刚度的浮环轴承-转子的动力学方程,利用Routh-Hurwitz准则推导了系统的稳定性判据并计算转子临界转速。选取某结构浮环轴承为计算对象,利用程序计算出其在不同转速和不同偏心率下的静动特性参数,对比分析得到静动特性随转速、偏心率的变化曲线,改变浮环质量和转子刚度,计算得到多组数据,详细分析两者对转子系统稳定性的影响。结果表明,对于该结构轴承,考虑浮环质量会使稳定性降低,且失稳转速随质量的增大而减小;弹性转子稳定性低于刚性,失稳转速随转子刚度的增大而增大。
【关键词】：径向浮环动静压轴承 浮环平衡 浮环质量 转子刚度 稳定性
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符号说明7-13
• 1 绪论13-18
• 1.1 研究背景及意义13-17
• 1.1.1 滑动轴承的发展13-14
• 1.1.2 轴承转子系统动力学介绍14-15
• 1.1.3 国内外研究现状15-17
• 1.2 课题的提出及研究内容17
• 1.3 本章小结17-18
• 2 径向浮环动静压轴承油膜数学模型18-49
• 2.1 基本关系18-24
• 2.1.1 质点运动方程18-19
• 2.1.2 连续方程19
• 2.1.3 广义牛顿粘性定律19-20
• 2.1.4 Navier-Stokes方程20-21
• 2.1.5 方程的简化21
• 2.1.6 沿膜厚的速度及流量计算21-23
• 2.1.7 Reynolds方程的建立23-24
• 2.2 普通径向滑动轴承Reynolds方程24-25
• 2.3 浮环轴承静态Reynolds方程25-48
• 2.3.1 有量纲形式25-27
• 2.3.2 无量纲化27-29
• 2.3.3 浮环轴承静特性29-34
• 2.3.4 浮环平衡工作条件34
• 2.3.5 浮环轴承动态特性计算34-35
• 2.3.6 内膜动特性计算35-42
• 2.3.7 外膜动特性计算42-44
• 2.3.8 不同坐标下动特性系数间的转换44-48
• 2.4 本章小结48-49
• 3 差分法求解带腔轴承49-70
• 3.1 静特性差分方程49-54
• 3.2 差分方程的求解54-57
• 3.2.1 油膜压力的迭代54-55
• 3.2.2 深腔压力的迭代55
• 3.2.3 偏位角的迭代55-56
• 3.2.4 程序的编写56-57
• 3.3 动特性差分方程57-62
• 3.4 浮环轴承的差分计算62-69
• 3.4.1 差分方程的建立62-67
• 3.4.2 程序计算67-69
• 3.5 本章小结69-70
• 4 轴承转子系统稳定性计算70-83
• 4.1 刚性对称转子71-76
• 4.1.1 不计浮环质量71-75
• 4.1.2 考虑浮环质量75-76
• 4.2 弹性对称转子系统76-82
• 4.2.1 不计浮环质量76-79
• 4.2.2 考虑浮环质量79-82
• 4.5 本章小结82-83
• 5 计算结果分析83-93
• 5.1 基本参数83-84
• 5.2 静特性系数计算84-86
• 5.3 动特性系数计算86-89
• 5.4 稳定性计算89-92
• 5.5 本章小结92-93
• 6 结论与展望93-94
• 6.1 主要结论93
• 6.2 未来工作展望93-94
• 参考文献94-97
• 致谢97-98
• 个人简历及在学期间参与的科研项目、发表的学术论文98

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