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独立供油径推浮环轴承性能优化分析与软件包开发

作　者: 王丹丹
导　师: 郭红
学　校: 郑州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 浮环轴承独立供油优化设计软件包
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 26次
引　用: 1次
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内容摘要

动静压浮环轴承具有摩擦功耗低、精度高、稳定性好等突出优点,在高速、超高速及超精密等旋转机械中的应用越来越广泛。在高速重载支承中,轴承的承载能力和摩擦功耗成为制约转子性能的突出因素,而轴承结构参数的不同取值对其特征系数有很大影响。因此,如何选取最优的结构参数,使高速重载支承既能满足承载能力要求，又能降低摩擦功耗和温升,是改善轴承性能的基础。本文以内外膜独立供油的径向—推力联合浮环动静压轴承为研究对象,采用流体动力学和有限元方法建立内、外膜静、动特性的仿真模型,并在此基础上对内、外膜的结构参数进行优化，使轴承性能达到最优。本论文的研究工作主要包括以下两个方面：1.内外膜独立供油径推联合浮环轴承结构参数优化设计确定径推联合浮环动静压轴承径向部分内外膜的优化设计数学模型,并选用复合形法对该轴承内外膜的结构参数单独进行优化设计。编制内外膜优化设计计算程序,计算该轴承在给定条件下,不同转速及不同偏心率下的内外膜优化结果,并将优化后的结构参数应用于浮环轴承的平衡运算中,计算优化后浮环轴承内、外膜的静、动特性系数。2.动静压轴承特性计算软件包开发在动静压轴承特性有限元仿真计算的基础上,基于VC/MFC开发常见结构动静压滑动轴承设计计算软件包。该软件包采用面向对象技术,可以方便地计算不同结构参数滑动轴承的静、动特性系数,有效地提高了滑动轴承的设计效率。优化结果表明,与传统设计方法相比,优化设计方法能够使浮环轴承在满足承载力的同时,有效地降低轴承的摩擦功耗和温升,得到更好的综合性能,为浮环轴承的结构设计提供了一定的理论依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
符号说明  10-11
图和附表清单  11-13
1 绪论  13-25
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 浮环动静压轴承研究现状和发展趋势  14-18
  1.3 滑动轴承优化设计研究现状  18-23
  1.4 本课题的主要研究内容及意义  23-25
2 径推联合浮环动静压轴承数学模型的建立  25-39
  2.1 径向部分数学模型  25-28
    2.1.1 径向部分Reynolds方程  25-27
    2.1.2 径向部分Reynolds方程无量纲化  27-28
  2.2 轴向部分数学模型  28-30
    2.2.1 轴向部分Reynolds方程  28-30
    2.2.2 轴向部分Reynolds方程无量纲化  30
  2.3 径推联合浮环动静压轴承静特性  30-34
    2.3.1 径向部分静特性  31-32
    2.3.2 轴向部分静特性  32-34
  2.4 径推联合浮环动静压轴承动特性  34-37
    2.4.1 动态Reynolds方程  34-35
    2.4.2 小扰动下的Reynolds方程  35-36
    2.4.3 动态特性系数  36-37
  2.5 本章小结  37-39
3 优化方法分析  39-47
  3.1 优化设计数学模型的建立  39-44
    3.1.1 目标函数的建立  39-42
    3.1.2 设计变量的选取  42-43
    3.1.3 约束条件的确定  43-44
  3.2 优化方法的选择  44-46
    3.2.1 优化方法介绍  45-46
    3.2.2 复合形法基本思想  46
  3.3 本章小结  46-47
4 有限元及优化程序设计  47-55
  4.1 形函数的选取  47-48
  4.2 径向部分有限元分析  48-49
  4.3 推力部分有限元分析  49-50
  4.4 有限元程序收敛准则  50
  4.5 有限元及优化程序编制  50-54
  4.6 本章小结  54-55
5 优化结果及分析  55-70
  5.1 内膜优化结果  55-60
    5.1.1 目标函数  56-57
    5.1.2 承载力  57-58
    5.1.3 摩擦功耗  58-60
  5.2 外膜优化结果  60-64
    5.2.1 目标函数  60-62
    5.2.2 承载力  62-63
    5.2.3 摩擦功耗  63-64
  5.3 平衡后轴承特性参数  64-69
    5.3.1 内膜静特性系数比较  65-66
    5.3.2 外膜静特性系数比较  66-67
    5.3.3 内膜动特性系数比较  67-68
    5.3.4 外膜动特性系数比较  68-69
  5.4 本章小结  69-70
6 滑动轴承设计软件开发  70-77
  6.1 MFC设计模式简介  70-71
  6.2 软件界面及功能介绍  71-72
  6.3 软件的数据结构  72-73
  6.4 软件的实现过程  73-76
  6.5 本章小结  76-77
7 结论与展望  77-79
  7.1 结论  77-78
  7.2 展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
个人简历  84

独立供油径推浮环轴承性能优化分析与软件包开发

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