【摘要】：降低軸的重量和采用彈性支承是提高軸的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)機(jī)器超臨界狀態(tài)工作的主要技術(shù)途徑。由于阻尼軸承具有良好的阻尼能力,在高速軸支承系統(tǒng)的多種外加阻尼裝置中,應(yīng)用最廣。在高速轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)(簡稱軸系)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中,阻尼軸承的油膜動(dòng)力參數(shù)是計(jì)算高速軸系的穩(wěn)定性裕度、臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)的基本參數(shù)。機(jī)器工作轉(zhuǎn)速的不斷提高和采用低粘度潤滑油已使得流體慣性對油膜動(dòng)力特性產(chǎn)生了越來越顯著的作用。實(shí)踐證明在這種情況下,分析油膜動(dòng)力參數(shù)必須考慮流體慣性的作用。這就提出了在考慮流體慣性作用的前提下,研究軸承油膜動(dòng)力特性的命題。 流體動(dòng)力學(xué)的Navier-Stokes方程(簡稱N—S方程)表明軸承油膜的速度分布是研究油膜動(dòng)力特性的理論基礎(chǔ)。本文根據(jù)含流體慣性項(xiàng)的N—S方程研究了流體慣性對油膜速度分布的作用,根據(jù)Navier—Stocks方程建立了擠壓油膜阻尼軸承油膜慣性速度分布的數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用交替方向隱式差分法和自行編制的一整套仿真程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,成功地利用線性迭代技術(shù)解決了N—S方程中的非線性問題,建立了短軸承油膜的慣性速度分布。該分布反映了流體慣性對油膜速度的作用。結(jié)果表明,阻尼軸承油膜慣性速度沿徑向顯拋物型分布。當(dāng)雷諾系數(shù)不大(小于8)、偏心率不大(小于0.35)時(shí),流體慣性隨雷諾系數(shù)和偏心率的增大而增加,其值越大增加的幅度越快,傳統(tǒng)假設(shè)不再合理。計(jì)算還得證時(shí)間步長加大到0.006時(shí)計(jì)算法仍具有較好的穩(wěn)定性和收斂性。且收斂速度隨時(shí)間步長的增大而迅速加快。從而與本文所推導(dǎo)的差分法算法的穩(wěn)定性和收斂性指標(biāo)(增長因子小于1)相吻合。依據(jù)N—S方程,本文對傳統(tǒng)的無慣性解,有慣性解進(jìn)行理論研究,同時(shí)對這兩種解析解與數(shù)值解進(jìn)行比較分析證明。 根據(jù)慣性速度分布,本文研究了流體慣性對油膜動(dòng)力參數(shù)的作用。這項(xiàng)工作的最大進(jìn)步是禰補(bǔ)了傳統(tǒng)理論分析中忽略流體慣性對油膜速度分布的影響的缺欠,發(fā)展了新的短軸承油膜動(dòng)力參數(shù)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新的模型明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)的阻尼軸承油膜作用力分析理論,特別是對油膜阻尼作用力分析理論的改進(jìn)。新模型在理論上反映出油膜阻尼作用力與油粘度的非線性關(guān)系,解決了大雷諾系數(shù)時(shí)傳統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間存在的矛盾。利用慣性速度分布進(jìn)行的研究工作還證明在大雷諾系數(shù)時(shí),傳統(tǒng)理論依賴的無慣性速度分布假設(shè)(即以忽略流體慣性引起的油膜速度分布變化為前提,研究流體慣性對油膜動(dòng)力參數(shù)的影響)是不合理的,將對油膜動(dòng)力參數(shù)的分析引起較大誤差。本文針對阻尼軸承經(jīng)常出現(xiàn)的圓周進(jìn)動(dòng),根據(jù)三維N—S方程建立了一種包含流體慣性作用的改進(jìn)雷諾方程。利用改進(jìn)的雷諾方程,研究了短軸承油膜動(dòng)力特性,建立了油膜動(dòng)力參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值分析證明所取得的成果是正確的。為分析軸承油膜動(dòng)力特性探索了一條新途徑。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 付才高,馮心海,許世安,李希凡,祝長生;高速轉(zhuǎn)子支承阻尼系統(tǒng)減振特性試驗(yàn)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1988年04期

2 劉雍,薛中擎,朱均;擠壓油膜阻尼器的均勻兩相流模型[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1996年02期

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本文編號：2469395