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动静压浮环轴承紊流特性基础研究

作　者: 周树堂
导　师: 岑少起；郭红
学　校: 郑州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 紊流高速浮环轴承静动态特性
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
引　用: 1次
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内容摘要

随着现代工业的发展,航空航天及各种精密加工机床等高速、超高速旋转机械对支承提出了越来越高的要求,而动静压浮环轴承是提高轴承-转子系统转速的有效手段,受到国内外学者的高度重视,目前对于浮环轴承的研究大多是基于层流假设下,随着支承转速的提高,雷诺数增大,轴承内部的润滑油膜流态也由层流转变成紊流。因此在层流状态下研究浮环轴承油膜特性和高速时油膜的实际工况相差太远,需要在紊流工况下探讨浮环轴承的各种特性。本文以高速径-推联合浮环动静压轴承为研究对象,建立了其在紊流状态下的数学模型,用有限元法计算出内、外层油膜的静动态特性,与之在层流工况下的数据进行了比较。分析了两种润滑状态产生差异的原因,同时也分析了雷诺数及偏心率对静动态特性的影响。研究工作主要包括以下两个方面：1、以壁面定律为基础,导出了高速径-推联合动静压浮环轴承在紊流状态下的雷诺方程,静动态特性系数表达式以及轴承的等效刚度和等效阻尼系数。在不同的偏心率下,利用有限元素法求解轴承的压力分布,浮环平衡时内外膜静动态特性系数。2、深入分析了随转速和偏心率的转变,轴承在紊流润滑状态下和层流润滑状态下的区别及轴承在紊流工况下的各种参数。绘制了各种工况下轴承的特性曲线。由分析结果可以得出,当轴承运行在高转速情况下,润滑油膜处于紊流状态,层流假设已不再适合于高速轴承的研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
符号说明  7-8
目录  8-10
插图清单  10-12
1 绪论  12-22
  1.1 概述  12-13
  1.2 浮环动静压轴承现状及发展趋势  13-17
  1.3 紊流理论的发展及其在轴承研究中的应用  17-21
    1.3.1 紊流的概念和基本理论  17-18
    1.3.2 紊流理论的发展状况及其应用  18-21
  1.4 本课题研究的主要内容及意义  21-22
2 动静压浮环轴承数学模型的建立  22-32
  2.1 柱坐标下Reynolds方程  28-30
  2.2 Reynolds方程无量纲化  30
  2.3 本章小结  30-32
3 动静压浮环轴承的静动态特性  32-40
  3.1 动静压浮环轴承的静特性参数  32-35
  3.2 动静压浮环轴承动态特性  35-38
    3.2.1 计入小扰动时内外膜动态雷诺方程  36
    3.2.2 各小扰动量下的雷诺方程  36-38
    3.2.3 各动特性系数  38
  3.3 本章小结  38-40
4 有限元分析及程序编制  40-45
  4.1 有限元素法分析  40-41
  4.2 有限元积分表达式  41-42
  4.3 有限元前处理  42-43
  4.4 有限元程序收敛准则  43-44
  4.5 本章小结  44-45
5 计算结果及分析  45-59
  5.1 轴承静特性参数  45-51
    5.1.1 紊流工况下浮环轴承静特性  45-48
    5.1.2 Re=2093.4层流和紊流静特性参数对比曲线  48-49
    5.1.3 当Re=4186.7时层流和紊流静特性参数对比曲线  49-51
  5.2 轴承动特性参数  51-58
    5.2.1 紊流工况下内外膜动特性  51-55
    5.2.2 当Re=4186.7时层流和紊流动特性参数对比曲线  55-58
  5.4 本章小结  58-59
结束语  59-61
创新点  61-62
参考文献  62-66
个人简历以及参与的科研项目和发表的学术论文  66-67
致谢  67

动静压浮环轴承紊流特性基础研究

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