本文關(guān)鍵詞：高速浮環(huán)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)特性分析

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【摘要】：浮環(huán)動靜壓軸承是在動靜壓軸承的基礎(chǔ)上加入浮環(huán)結(jié)構(gòu),降低了軸承的摩擦功耗,提高穩(wěn)定性,在一些速度要求較高的場合中應(yīng)用較為廣泛。本文以渦輪增壓器浮環(huán)軸承為研究對象,對內(nèi)層和外層油膜的靜、動特性進行了計算,在此基礎(chǔ)上計入浮環(huán)質(zhì)量和轉(zhuǎn)子剛度,建立了浮環(huán)軸承-轉(zhuǎn)子的動力學(xué)方程,推導(dǎo)了穩(wěn)定性判據(jù)并計算了系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。首先建立了徑向浮環(huán)軸承內(nèi)外油膜壓力動態(tài)的Reynolds方程和邊界條件,推導(dǎo)了靜特性參數(shù)和動特性參數(shù)的計算公式;然后,對內(nèi)外層油膜進行劃分網(wǎng)格,利用差分法對Reynolds方程進行離散,并詳細介紹了對軸承油腔邊界處做的特殊處理,由于網(wǎng)格劃分時步長不等距,在動特性計算時,其差分方程亦做了相應(yīng)的變化。程序中利用二分法求解浮環(huán)的平衡位置,在保證浮環(huán)平衡的基礎(chǔ)上得到不同工況該浮環(huán)軸承的靜、動態(tài)特性參數(shù)。最后建立了計入浮環(huán)質(zhì)量和轉(zhuǎn)子剛度的浮環(huán)軸承-轉(zhuǎn)子的動力學(xué)方程,利用Routh-Hurwitz準則推導(dǎo)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)并計算轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。選取某結(jié)構(gòu)浮環(huán)軸承為計算對象,利用程序計算出其在不同轉(zhuǎn)速和不同偏心率下的靜動特性參數(shù),對比分析得到靜動特性隨轉(zhuǎn)速、偏心率的變化曲線,改變浮環(huán)質(zhì)量和轉(zhuǎn)子剛度,計算得到多組數(shù)據(jù),詳細分析兩者對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,對于該結(jié)構(gòu)軸承,考慮浮環(huán)質(zhì)量會使穩(wěn)定性降低,且失穩(wěn)轉(zhuǎn)速隨質(zhì)量的增大而減小;彈性轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性低于剛性,失穩(wěn)轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子剛度的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：徑向浮環(huán)動靜壓軸承 浮環(huán)平衡 浮環(huán)質(zhì)量 轉(zhuǎn)子剛度 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 符號說明7-13
• 1 緒論13-18
• 1.1 研究背景及意義13-17
• 1.1.1 滑動軸承的發(fā)展13-14
• 1.1.2 軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)介紹14-15
• 1.1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2 課題的提出及研究內(nèi)容17
• 1.3 本章小結(jié)17-18
• 2 徑向浮環(huán)動靜壓軸承油膜數(shù)學(xué)模型18-49
• 2.1 基本關(guān)系18-24
• 2.1.1 質(zhì)點運動方程18-19
• 2.1.2 連續(xù)方程19
• 2.1.3 廣義牛頓粘性定律19-20
• 2.1.4 Navier-Stokes方程20-21
• 2.1.5 方程的簡化21
• 2.1.6 沿膜厚的速度及流量計算21-23
• 2.1.7 Reynolds方程的建立23-24
• 2.2 普通徑向滑動軸承Reynolds方程24-25
• 2.3 浮環(huán)軸承靜態(tài)Reynolds方程25-48
• 2.3.1 有量綱形式25-27
• 2.3.2 無量綱化27-29
• 2.3.3 浮環(huán)軸承靜特性29-34
• 2.3.4 浮環(huán)平衡工作條件34
• 2.3.5 浮環(huán)軸承動態(tài)特性計算34-35
• 2.3.6 內(nèi)膜動特性計算35-42
• 2.3.7 外膜動特性計算42-44
• 2.3.8 不同坐標下動特性系數(shù)間的轉(zhuǎn)換44-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 3 差分法求解帶腔軸承49-70
• 3.1 靜特性差分方程49-54
• 3.2 差分方程的求解54-57
• 3.2.1 油膜壓力的迭代54-55
• 3.2.2 深腔壓力的迭代55
• 3.2.3 偏位角的迭代55-56
• 3.2.4 程序的編寫56-57
• 3.3 動特性差分方程57-62
• 3.4 浮環(huán)軸承的差分計算62-69
• 3.4.1 差分方程的建立62-67
• 3.4.2 程序計算67-69
• 3.5 本章小結(jié)69-70
• 4 軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性計算70-83
• 4.1 剛性對稱轉(zhuǎn)子71-76
• 4.1.1 不計浮環(huán)質(zhì)量71-75
• 4.1.2 考慮浮環(huán)質(zhì)量75-76
• 4.2 彈性對稱轉(zhuǎn)子系統(tǒng)76-82
• 4.2.1 不計浮環(huán)質(zhì)量76-79
• 4.2.2 考慮浮環(huán)質(zhì)量79-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 5 計算結(jié)果分析83-93
• 5.1 基本參數(shù)83-84
• 5.2 靜特性系數(shù)計算84-86
• 5.3 動特性系數(shù)計算86-89
• 5.4 穩(wěn)定性計算89-92
• 5.5 本章小結(jié)92-93
• 6 結(jié)論與展望93-94
• 6.1 主要結(jié)論93
• 6.2 未來工作展望93-94
• 參考文獻94-97
• 致謝97-98
• 個人簡歷及在學(xué)期間參與的科研項目、發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98

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本文編號：692314