隨著機(jī)械設(shè)備向高精度和高轉(zhuǎn)速方向的發(fā)展,對(duì)轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。應(yīng)用流體動(dòng)壓效應(yīng)產(chǎn)生承載力的滑動(dòng)軸承因?yàn)榫哂心Σ翐p耗小、性能可靠和油膜剛度高的優(yōu)點(diǎn)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。人字槽滑動(dòng)軸承相比其他槽形的滑動(dòng)軸承具有油膜剛度較大的特性,主要應(yīng)用在高轉(zhuǎn)速、輕負(fù)載的工作條件下。這種工作條件要求軸承具有較高的穩(wěn)定性和較低的摩擦損耗。軸承結(jié)構(gòu)對(duì)軸承的性能具有顯著的影響。因此對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的人字槽滑動(dòng)推力軸承的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析,并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化有重大的意義。本文采用有限元法求解單個(gè)人字槽處的壓力分布,并采用MATLAB編程軟件進(jìn)行了計(jì)算,與已有文獻(xiàn)算例計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比,證明有限元程序的正確性。對(duì)壓力進(jìn)行積分計(jì)算得到了人字槽推力軸承的承載力和摩擦力矩等靜態(tài)特性。分析了人字槽推力軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)(槽數(shù)、槽深、槽寬比和螺旋角)對(duì)靜態(tài)特性的影響。并在求解穩(wěn)態(tài)雷諾方程的MATLAB程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),求解了擾動(dòng)壓力方程,對(duì)擾動(dòng)壓力積分得到了人字槽推力軸承軸向剛度和軸向阻尼等動(dòng)態(tài)特性。研究了人字槽推力軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響。最后采用遺傳算法作為優(yōu)化工具,通過(guò)MATLAB編程進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。首先分別以摩擦力矩最小和軸向剛度最大為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了單目標(biāo)優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)程得到了較快的收斂,優(yōu)化效果明顯,證明了所編遺傳算法MATLAB程序的正確性。接著提出了剛矩比的概念,同時(shí)以摩擦力矩最小和軸向剛度最大為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。優(yōu)化后的人字槽推力軸承軸向剛度提高了 4.2%,摩擦力矩降低了 19.6%,達(dá)到了同時(shí)增大軸向剛度和減小摩擦力矩的效果。相比初始參數(shù)的人字槽滑動(dòng)推力軸承,優(yōu)化后的人字槽推力軸承有效地提高了穩(wěn)定性,延長(zhǎng)了使用壽命,增大了系統(tǒng)可靠性。降低了摩擦損耗,減小了工作過(guò)程中摩擦損耗轉(zhuǎn)換成的熱量,降低了因溫升造成潤(rùn)滑油黏度變化,導(dǎo)致的軸承動(dòng)態(tài)特性的變化,降低了因摩擦損耗造成的電能損耗,可以有效地降低成本。本論文研究?jī)?nèi)容為人字槽推力軸承設(shè)計(jì)提供了參考。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TH133.3
【部分圖文】：

圖１．１技術(shù)路線圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??

車(chē)輪軸的軸承中存在動(dòng)壓現(xiàn)象［３７］，后來(lái)經(jīng)過(guò)前人的不斷探討和研宄，１８８６年，??法國(guó)科學(xué)家雷諾推導(dǎo)出了描述流體潤(rùn)滑的基本方程雷諾方程［３８］。盡管對(duì)流體動(dòng)??壓潤(rùn)滑的研宄不斷深入，但其基本原理可用圖２．１來(lái)表示。形成流體動(dòng)壓的基??本要素有如下四個(gè)：??（１）

?相關(guān)理論基礎(chǔ)??根據(jù)圖２．２可以得到直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)的關(guān)系ｘ?＝?ｒｃ〇ｓ０，ｙｚｒｓｉｎＰ，可??得??—＝?ｃｏｓ＾—－ｓｉｎ＾—??辦?ｄｒ?ｒｄｄ?式（２．７）??—＝?ｓｉｎ＾—＋?ｃｏｓ０—??ｄｙ?ｄｒ?ｒｄｄ??根據(jù)圖２．２，將；ｃ，ｙ方向的速度沿半徑和切線方向進(jìn)行分解可得??Ｉ?Ｕｒ＝Ｕｘｃｏｓｅ?＋?Ｕｙｓ＼ｎ９?＝?０??］＾Ｕ０?＝?－Ｕｘ?ｓｉｎ?６－＼－Ｕｙ?ｃｏｓ９?＝?ｒｃｏ?式??由式（２．８）求解可得??（Ｕｘ?＝－ｒｃｏｓｉｎ０?式（２９）??＼Ｕｙ＝ｒｃｏ?ｃｏｓ?６??將式（２．７）和（２．９）代入式（２．６），整理化簡(jiǎn)可得極坐標(biāo)系下的可壓縮??粘性流體雷諾方程??Ａｆｅ�。蹋蓿叮ī枺颍洌粒牛瑁�?式（２．１０）??ａｒｌ，?Ｍ?ＳｒＪ?ｒｄ〇｛?＾?ｄ〇）?ｄ６?＾??采用油潤(rùn)滑方式時(shí)一般認(rèn)為潤(rùn)滑油的密度不變，即潤(rùn)滑油密度為常數(shù)，則??式（２．１０）可化簡(jiǎn)為??Ｍ?－??ｒ??／??？?Ａ?ｅ??／ｙ?Ｖ?—?ｘ??圖２．１楔形間隙示意圖?圖２．２速度分解圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｄｙｎａｍｉｃ?ｐｒｅｓｓ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??ｄ?（ｒｈ３?ｄｐ＾＼?１?ｄ?（ｈ７，?ｄｐ＼?，?ｄｈ??—?—Ｈ??—?＝?ｏｃｏｒ?——??ｄｒｙ?ｊｕ?ｄｒ?Ｊ?ｒ?ｄｄ＼?／ｕ?ＳＯ）?５９?式（２１１）??為了便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)方程中的變量進(jìn)行無(wú)量
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2867013