动静压轴承非线性轴心轨迹的计算与仿真

发布时间：2017-10-13 13:53

  本文关键词：动静压轴承非线性轴心轨迹的计算与仿真

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【摘要】：滑动轴承的轴心轨迹反映了轴承的工作状态。通过对轴心轨迹的研究,可以确定轴承的回转精度和最小油膜厚度,可以判定轴承转子系统的稳定性和轴承设计参数的合理性。通过对动静压轴承采用主动控制技术,可以实现轴颈轴心做预定椭圆运动,进而可以实现非圆异性零件的加工。本文以四油腔有回油槽的动静压轴承为研究对象,建立了非线性轴心轨迹的计算模型,计算了一定工况下毛细管节流的动静压轴承油膜压力分布和非线性轴心轨迹,研究了转子转速、供油压力、轴承半径间隙对非线性轴心轨迹的影响,计算了动载荷下轴心轨迹的变化规律,并对轴心轨迹正弦激振实验进行了仿真。 首先,建立了动静压轴承数学模型,根据雷诺方程和流量平衡方程,采用有限差分法,计算了毛细管节流的动静压轴承油膜压力分布。基于非线性油膜力,轴颈惯性力和动载荷三者之间的平衡关系,建立了轴承转子系统的运动方程,建立了非线性轨迹计算模型。采用欧拉方法计算出了非线性轴心轨迹。为了便于比较非线性模型,采用油膜力线性化方法,建立了轴心在平衡位置附近小位移涡动的线性分析模型,采用差分法计算了轴心在平衡位置时的油膜刚度系数和阻尼系数,再根据线性化运动方程计算了线性轴心轨迹。 其次,分别计算了在不同转速,不同供油压力,不同轴承半径间隙下其他工况条件不变时毛细管节流动静压轴承的非线性轴心轨迹,分析了它们对轴心平衡位置的影响,计算出了轴承系统的临界转速。 接着,研究了阶跃载荷、矩形脉冲载荷、正弦脉冲载荷作用下轴心非线性轨迹,轴心非线性位移,最大油膜压力等主要参数随时间的变化规律。轴承系统稳定的情况下,阶跃载荷使得轴心收敛于新的平衡位置,由于矩形脉冲和正弦脉冲载荷作用在轴上的时间短,载荷消失后,轴心轨迹仍然收敛到原来的平衡位置。 最后,以动静压轴承转子系统为研究对象,仿真了在虚拟正弦激振力下系统的动态特性和共振现象,采用MATLAB计算仿真了正弦载荷激励下系统的幅频特性,得出系统的幅频特性曲线和激振响应共振频率
【关键词】：动静压轴承 非线性 轴心轨迹 虚拟激振
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题背景及意义13-15
• 1.2 动静压轴承研究现状15-17
• 1.2.1 流体润滑理论的研究进展15
• 1.2.2 动静压轴承结构研究进展15-16
• 1.2.3 滑动轴承非线性油膜力研究进展16-17
• 1.3 滑动轴承轴心轨迹的研究状况17-18
• 1.4 本文主要研究内容18-21
• 第2章 动静压轴承油膜力分布及轴心轨迹计算模型21-47
• 2.1 动静压轴承结构21-22
• 2.2 数学模型建立22-25
• 2.2.1 动静压轴承油膜厚度计算22-23
• 2.2.2 层流工况下的雷诺方程23-24
• 2.2.3 雷诺方程的边界条件24-25
• 2.3 数值法求解动静压轴承压力分布25-33
• 2.3.1 网格划分与方程离散25-27
• 2.3.2 流量连续性方程及其差分形式27-31
• 2.3.3 动静压轴承压力分布的边界条件31
• 2.3.4 承载能力及流量计算31-32
• 2.3.5 动静压轴承油膜压力分布求解实例32-33
• 2.4 动静压轴承轴心轨迹的理论计算33-36
• 2.4.1 非线性轴心轨迹运动方程34-35
• 2.4.2 计算非线性轴心轨迹的欧拉方法35-36
• 2.5 动静压轴承非线性轴心轨迹的计算实例36-39
• 2.6 轴心轨迹的线性分析39-45
• 2.6.1 线性化油膜力39-41
• 2.6.2 动静压轴承动特性系数计算41-42
• 2.6.3 求线性轴心轨迹的运动方程42-43
• 2.6.4 线性轴心轨迹计算实例43-45
• 2.7 本章小结45-47
• 第3章 动静压轴承轴心轨迹的影响因素47-59
• 3.1 引言47
• 3.2 转速对非线性轴心轨迹的影响47-51
• 3.3 供油压力对轴心轨迹的影响51-54
• 3.4 半径间隙对轴心轨迹的影响54-56
• 3.5 本章小结56-59
• 第4章 动载荷对动静压轴承非线性轴心轨迹的影响特性59-73
• 4.1 阶跃载荷对非线性轴心轨迹的影响59-64
• 4.1.1 单向阶跃载荷对轴心轨迹的影响59-62
• 4.1.2 双向阶跃载荷对动静压轴承非线性轴心轨迹的影响62-64
• 4.2 矩形脉冲载荷对动静压轴承非线性轴心轨迹的影响64-68
• 4.2.1 单向矩形脉冲载荷对轴心轨迹的影响64-66
• 4.2.2 双向矩形脉冲载荷对轴心轨迹的影响66-68
• 4.3 正弦脉冲载荷对动静压轴承非线性轴心轨迹的影响68-71
• 4.3.1 单向正弦脉冲载荷对轴承非线性轴心轨迹的影响68-70
• 4.3.2 双向正弦脉冲载荷对轴承非线性轴心轨迹的影响70-71
• 4.4 本章小结71-73
• 第5章 动静压轴承轴心轨迹虚拟激振实验73-81
• 5.1 动静压轴承系统虚拟激振实验简介73-75
• 5.2 虚拟正弦激振力下轴承系统响应特性75-78
• 5.2.1 虚拟正弦激振频率为100HZ时轴承转子系统的动态特性75-76
• 5.2.2 虚拟正弦激振频率为200HZ时轴承转子系统的动态特性76-77
• 5.2.3 虚拟正弦激振频率为400HZ时轴承转子系统的动态特性77-78
• 5.3 虚拟正弦激振轴承系统响应曲线78-79
• 5.4 本章小结79-81
• 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 附表88

【参考文献】

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本文编号：1025198