高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究

发布时间：2017-09-09 16:32

  本文关键词：高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究

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【摘要】：本文以高比压水润滑橡胶轴承为研究对象,基于橡胶衬层的弹性变形假设以及流体动力润滑理论,建立了水润滑橡胶轴承弹流润滑模型。采用数值分析的方法,讨论了橡胶弹性内衬变形对轴承润滑及承载的影响,研究了轴承在不同运动参数、结构参数以及工况参数下的弹流润滑性能,最后计算了轴承的动力学系数,其主要内容和结论如下:(1)采用有限差分法对轴承数学模型就行了数值计算,通过对水膜压力和膜厚曲线进行分析,得出结果表明:考虑橡胶衬层的弹性变形后,轴承内水膜厚度适量增大,水膜压力明显减小,并且水膜承载区域变大。另外,最小水膜厚度位置明显延后于刚性支承。(2)以某船用橡胶轴承为研究对象,分析了轴承荷载、转速与偏心率之间的关系,研究了高比压情况下参数变化对水润滑橡胶轴承弹流润滑特性的影响。结果表明:低速重载时,轴颈中心工作位置较低,并且伴随轴承的载荷或者转速增大,其动压效应越显著;水膜破裂位置随着荷载的增大而靠前,相反,随着速度的增大而延后;随着橡胶衬层变薄,轴承的承载能力变强,随着长径比变大,轴承单位面积的承载能力也逐步增大;轴颈倾斜时,轴承轴向压力呈尖角分布,会在局部产生较高的压力,不利于轴承的工作,轴颈倾斜量越大,水膜压力和膜厚分布越不均匀,支撑力集中越明显。(3)在外界小扰动情况下建立水润滑橡胶轴承动态雷诺方程,运用有限差分法计算了轴承的刚度和阻尼系数,并进一步研究了参数变化对橡胶轴承刚度和阻尼的影响。主要结果显示:轴承长径比范围在3到4时,水润滑橡胶轴承的动态系数趋于平稳,并且橡胶衬层的弹性变形致使得交叉阻尼大小不再相等,另外,随着偏心率和倾斜量的变大,主刚度和主阻尼与之为非线性递增关系,交叉刚度和交叉阻尼与其呈现出非线性递减关系。
【关键词】：橡胶轴承 水润滑 弹流润滑 高比压
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 水润滑橡胶轴承的国内外的研究动态9-12
• 1.2.1 概述9
• 1.2.2 水润滑橡胶轴承研究现状9-12
• 1.3 水润滑橡胶轴承的特点及发展趋势12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-16
• 2 水润滑橡胶轴承动力润滑机理及数学模型16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 动力润滑理论及水膜形成原理16-17
• 2.3 流体动力润滑基本方程17-18
• 2.3.1 水润滑轴承雷诺方程建立的假设条件17
• 2.3.2 雷诺方程的简化17-18
• 2.4 边界条件的确立18-19
• 2.5 水膜厚度方程19-22
• 2.5.1 橡胶的弹性变形量19-21
• 2.5.2 轴承倾斜对水膜厚度分布的影响21
• 2.5.3 水膜厚度几何方程21-22
• 2.6 承载能力及偏位角计算22
• 2.7 小结22-24
• 3 水润滑橡胶轴承模型的数值求解与特性分析24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 方程的无量纲化24-25
• 3.3 差分法求解雷诺方程25-28
• 3.3.1 雷诺方程的离散化25-26
• 3.3.2 差商格式26-28
• 3.3.3 代数方程的解法及其收敛法则28
• 3.4 模型的数值求解28-29
• 3.5 轴承的结构参数29-30
• 3.6 弹性支撑对轴承润滑性能的影响30-34
• 3.6.1 水膜压力30-32
• 3.6.2 内衬变形量32-33
• 3.6.3 水膜厚度33-34
• 3.7 小结34-36
• 4 参数变化对高比压水润滑橡胶轴承的影响36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 高比压水润滑橡胶轴承36-38
• 4.2.1 轴承的比压36-37
• 4.2.2 载荷和转速对偏心率及偏位角的影响37-38
• 4.3 高比压水润滑橡胶轴承润滑性能38-44
• 4.3.1 载荷对轴承润滑性能的影响38-41
• 4.3.2 高比压时转速对轴承润滑性能的影响41-44
• 4.4 结构参数对水润滑橡胶轴承成润滑特性的影响44-49
• 4.4.1 长径比和衬层厚度对轴承比压的影响44-47
• 4.4.2 高比压时长径比对轴承弹流润滑特性的影响47-48
• 4.4.3 高比压时衬层厚度对轴承弹流润滑特性的影响48-49
• 4.5 轴颈倾斜对轴承润滑特性的影响49-53
• 4.5.1 轴颈倾斜对轴承比压的影响49-50
• 4.5.2 轴颈倾斜对高比压轴承弹流润滑影响50-53
• 4.6 小结53-54
• 5 高比压水润滑橡胶轴承的刚度和阻尼54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 轴承动态参数模型及理论分析54-57
• 5.2.1 轴承动态参数模型54-55
• 5.2.2 扰动压力方程55-56
• 5.2.3 数值求解56-57
• 5.3 轴承内衬变形对动态特性的影响57-60
• 5.4 轴承倾斜对动态特性的影响60-62
• 5.5 长径比对动态特性的影响62-64
• 5.6 小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74

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本文编号：821546