基于拟合非线性油膜力的多叶油润滑箔片轴承稳定性分析

发布时间：2017-09-22 17:38

  本文关键词：基于拟合非线性油膜力的多叶油润滑箔片轴承稳定性分析

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【摘要】：随着科技的不断发展，对轴承也提出了更高的要求，如超高转速，耐高温，长寿命等。在这种发展背景下箔片轴承应运而生。箔片轴承是一种柔性表面的轴承，具有高速运转时振动小，稳定性高，耐高温，耐磨损，能抵抗冲击等优点。目前，大量的工作集中在对气体箔片轴承的研究，甚至发展到了第三代气体箔片轴承，，具有优良的动静态特性。而油润滑箔片轴承的研究则很少，且主要为轴承动力学特性参数的研究。轴承-转子系统的稳定性决定着轴承的应用，同时也是多叶油润滑箔片轴承设计的重要依据。因此，本文将研究多叶油润滑箔片轴承的非线性油膜力，分析其变化规律，通过拟合得到油膜力的表达式，继而研究轴承-转子系统的稳定性。 针对油润滑多叶箔片轴承的几何特点，给出了轴承油膜厚度的计算方法。运用有限差分法求解轴承油膜压力，并用复化的Simpson公式积分求得油膜力，对油膜力在空间上的分布与其他多叶型轴承以及箔片轴承进行了比较。分析了多叶油润滑箔片轴承偏心率较小时油膜力非线性度不高的原因，是因为箔片为柔性，可以根据油膜压力自动调节轴承的刚度，使得在偏心率不是很大时体现出较弱的非线性油膜力分布规律。 更深入的研究油膜力，讨论转速，滑油粘度以及各种轴承结构参数对多叶油润滑箔片轴承稳态油膜力的影响。将油膜力随这些参数的变化规律进行非线性拟合，得到稳态油膜力的表达式。 用有限单元法对转子系统进行离散，完成了轴承-转子系统的动力学建模。求解了转子系统的前三阶临界转速，发现多叶油润滑箔片轴承-转子系统的临界转速的前两阶临界转速都较低，第三阶临界转速则很高。分析了多叶油润滑箔片轴承的阻尼，通过拟合得到了可用于转子系统动力学响应计算的瞬态油膜力。并运用Newmark法研究了多叶油润滑箔片轴承的稳定性。讨论了轴承结构参数对转子系统失稳转速的影响，可以为多叶油润滑箔片轴承的设计提供参考。 最后，对所研究的多叶油润滑箔片轴承进行了稳定性试验研究，较准确测得了转子系统的一阶临界转速。并得到了箔片轴承具有高速稳定性的结论。对试验过程的不足进行了总结并提出了改进的方案。
【关键词】：多叶箔片轴承 油润滑 非线性油膜力 失稳转速 稳定性试验研究
【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】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 箔片轴承研究现状10-16
• 1.2.1 箔片轴承的发展10-12
• 1.2.2 多叶箔片轴承的研究现状12-16
• 1.3 轴承-转子系统稳定性研究现状16-18
• 1.3.1 非线性油膜力模型16-17
• 1.3.2 轴承-转子系统稳定性判断方法17-18
• 1.3.3 箔片轴承稳定性研究现状18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 油润滑箔片轴承油膜力计算与分析20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 基于有限差分法的油膜力求解20-31
• 2.2.1 对称布置的多叶箔片轴承油膜厚度分析20-24
• 2.2.2 雷诺方程及其求解24-27
• 2.2.3 多叶箔片轴承油膜力的求解27-28
• 2.2.4 多叶箔片轴承油膜力仿真28-31
• 2.3 油膜力分布规律分析31-36
• 2.3.1 稳态油膜力的空间分布31-33
• 2.3.2 箔片轴承油膜力的非线性分析33-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 稳态油膜力影响因素及拟合37-63
• 3.1 引言37
• 3.2 稳态油膜力随轴承参数的变化规律37-56
• 3.2.1 转速对油膜力的影响规律38-42
• 3.2.2 轴承间隙对油膜力的影响42-44
• 3.2.3 箔片半径对油膜力的影响44-47
• 3.2.4 滑油粘度对油膜力的影响47-50
• 3.2.5 箔片数量对油膜力的影响50-53
• 3.2.6 轴承长度对油膜力的影响53-56
• 3.3 稳态油膜力的拟合56-61
• 3.3.1 油膜力拟合方法及结果56-60
• 3.3.2 拟合油膜力的验证60-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第4章 多叶箔片轴承-转子系统稳定性分析63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 箔片轴承-转子系统动力学建模63-67
• 4.3 结构动力响应的数值解法67-69
• 4.4 箔片轴承-转子系统稳定性分析69-79
• 4.4.1 轴承-转子系统临界转速69
• 4.4.2 轴承-转子系统阻尼69-73
• 4.4.3 设计状态箔片轴承的稳定性分析73-77
• 4.4.4 轴承结构参数对转子系统失稳转速的影响77-79
• 4.5 本章小结79-80
• 第5章 箔片轴承-转子系统稳定性试验研究80-94
• 5.1 引言80
• 5.2 试验台设计80-85
• 5.2.1 轴承的设计与加工80-84
• 5.2.2 试验台设计84-85
• 5.2.3 试验内容85
• 5.3 测量原理及试验结果85-86
• 5.4 试验与仿真结果对比分析86-92
• 5.5 本章小结92-94
• 结论94-95
• 参考文献95-99
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果99-101
• 致谢101

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