【摘要】： 在高速旋轉(zhuǎn)條件下,滑動(dòng)軸承的溫升問題和軸承性能明顯的方向性是制約其應(yīng)用的兩個(gè)主要因素。本文的研究對(duì)象——螺旋油楔滑動(dòng)軸承恰好在這兩方面表現(xiàn)出了與眾不同的特點(diǎn),使其成為極具應(yīng)用前途的高速精密軸承。本文采用理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)其潤(rùn)滑機(jī)理和獨(dú)有特性進(jìn)行研究,以期為它的優(yōu)化設(shè)計(jì)和廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 首先,在內(nèi)部機(jī)理方面,研究了螺旋油楔軸承獨(dú)特的壓力分布形態(tài)、螺旋油楔對(duì)潤(rùn)滑油的分流特性以及潤(rùn)滑油膜破裂的影響規(guī)律。 在分析螺旋油楔滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上建立了軸承潤(rùn)滑的數(shù)學(xué)模型。為克服雷諾方程差分求解時(shí)劃分網(wǎng)格的局限性,推導(dǎo)了適用于任意階梯形油腔的通用計(jì)算方法;分析了軸承的出油孔邊界和油膜破裂邊界及紊流對(duì)軸承性能計(jì)算的影響。結(jié)果表明,采用出油孔邊界壓力及油膜破裂邊界壓力為零對(duì)軸承性能的計(jì)算影響很小,可以忽略;軸承間隙內(nèi)潤(rùn)滑油流動(dòng)的局部雷諾數(shù)較小,紊流的影響可以忽略不計(jì)。 在計(jì)算螺旋油楔滑動(dòng)軸承的壓力分布形態(tài)的基礎(chǔ)上,采用體積流速的方法定量研究了軸承內(nèi)部潤(rùn)滑油的流動(dòng)狀態(tài),研究了螺旋形油腔對(duì)軸承的壓力分布、潤(rùn)滑油的流線分布的影響規(guī)律,揭示了這種軸承的獨(dú)有潤(rùn)滑特征——分流特性,即軸承參數(shù)的合理匹配可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入軸承間隙的潤(rùn)滑油與經(jīng)過動(dòng)壓油楔區(qū)域摩擦加熱的潤(rùn)滑油的分離,有效阻止這部分熱油再進(jìn)入下一個(gè)油楔而重復(fù)加熱。 研究了螺旋油楔滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑油膜的破裂情況及軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)油膜破裂的影響規(guī)律。與直腔軸承的對(duì)比表明,螺旋形的油腔和供油壓力的增大均可以使進(jìn)入軸承的潤(rùn)滑油更充分的展開,從而有效減少軸承潤(rùn)滑油膜的破裂。 其次,在外部特性方面,針對(duì)螺旋油楔滑動(dòng)軸承的特點(diǎn),研究了螺旋油楔軸承的各向異性特點(diǎn)以及軸承結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)對(duì)軸承性能的影響規(guī)律,揭示了這種軸承的獨(dú)有特性。 分析了滑動(dòng)軸承性能各向異性對(duì)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的影響,探討了減弱滑動(dòng)軸承各向異性的途徑。通過與相同參數(shù)的直腔軸承對(duì)比,研究了螺旋油楔軸承性能的方向性及軸承結(jié)構(gòu)對(duì)各向異性的影響。螺旋油腔的存在,使軸承內(nèi)油膜壓力分布呈螺旋狀包裹在軸頸上,使軸承的動(dòng)靜態(tài)性能較之直腔軸承呈現(xiàn)出較弱的方向性,軸承性能在各個(gè)方向上差異較小,使其更適用于鏜床類主軸的旋轉(zhuǎn)載荷的場(chǎng)合。 研究了主軸彎曲變形或安裝誤差造成的軸頸偏斜對(duì)軸承性能的影響,發(fā)現(xiàn)在相同偏斜角度下同樣的外載荷,螺旋油楔軸承的最小油膜厚度大于直腔軸承,其產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩遠(yuǎn)小于直腔軸承,螺旋油楔軸承對(duì)軸頸的偏斜更不敏感。 研究了軸承結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)對(duì)軸承動(dòng)靜態(tài)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,油腔的螺旋形布置使軸承總的承載力和摩擦阻力均有一定的降低,但軸承出油量卻大幅增加,軸承溫升較低。增加出油孔對(duì)承載力影響較小,但卻能極大的增加軸承的出油量,從而能帶走更多的熱量,可有效地降低軸承的溫升。提高軸承的供油壓力并不能提高軸承的承載能力,但可以使進(jìn)入軸承的潤(rùn)滑油更有效的在軸承間隙中展開,有利于潤(rùn)滑油膜的形成;對(duì)軸承的溫度分布研究發(fā)現(xiàn),0.3～0.5rad的油腔螺旋角時(shí)潤(rùn)滑油膜的最高溫度值較小。 最后,在實(shí)驗(yàn)研究方面,針對(duì)螺旋油楔滑動(dòng)軸承的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并制造了高精度滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)。為便于采集壓力信號(hào),研制了紅外式無線集流環(huán)信號(hào)傳輸裝置,并對(duì)壓力傳感器的定標(biāo)方法進(jìn)行了分析。通過鋼質(zhì)軸承與透明有機(jī)玻璃軸承結(jié)合,進(jìn)行了壓力分布測(cè)量、流線分布與油膜破裂規(guī)律的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、出油量及出油孔影響等實(shí)驗(yàn)研究,并與理論計(jì)算進(jìn)行了對(duì)比分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅有力支持和修正了理論結(jié)果,而且發(fā)現(xiàn)了一些新的特點(diǎn),如油膜的破裂形狀、潤(rùn)滑油的流動(dòng)狀態(tài)、壓力分布特征、出油孔對(duì)溫升的影響等。這些結(jié)果對(duì)進(jìn)一步的研究和軸承的推廣應(yīng)用都具有重要的價(jià)值。 本文揭示出了螺旋油楔滑動(dòng)軸承的內(nèi)在機(jī)理、獨(dú)有特性和變化規(guī)律,為其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 本課題為國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目課題(項(xiàng)目編號(hào):50275089)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH133.31
【圖文】：

即與外界相同壓力，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)出油孔區(qū)域雖然壓力很小，但是有一定的壓力，大約為0.03MPao圖2一9為采用出油孔邊界壓力采用OMPa與0.O6MPa時(shí)計(jì)算的油膜壓力分布情況對(duì)比。從圖中可以看出，兩種不同的出油孔邊界壓力所計(jì)算出的壓力分布等值線圖基本一樣，僅在出油孔附近有輕微差別。z逗娜薪翻服華剎周向坐標(biāo)中，deg(a)出油孔邊界壓力為OMPa時(shí)壓力分布等值線圖

轉(zhuǎn)速只相當(dāng)于無量綱系數(shù)的一部分，同時(shí)，采用零壓力油膜破裂算法，使油膜的破裂失去了轉(zhuǎn)速的支持，這與實(shí)際情況也是不相符的。圖2一10為油膜破裂邊界壓力等于一0.06MPa時(shí)的壓力分布等值線圖，與圖2一9(a)的油膜零壓力破裂的軸承壓力分布等值線圖比較可以發(fā)現(xiàn)，在兩種情況下壓力分布區(qū)別不大。N華剎彼稗賽翻服1加一~二，因240周同望你中l(wèi)d.g圖2一10油膜破裂邊界壓力等于一0.O6MPa時(shí)的壓力分布等值線圖表2一3不同的油膜破裂邊界壓力的軸承靜特性計(jì)算結(jié)果。對(duì)比表中各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于油膜的破裂邊界壓力，取壓力從0到一O.06MPa時(shí)，軸承的總承載力變化較小，僅有AF一衛(wèi)里生竺1少 0.1118=0.447%的變化，而摩擦阻力的變化也較小

3.3.1螺旋油楔軸承的間隙特點(diǎn)動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的動(dòng)壓力產(chǎn)生與分布形態(tài)取決于動(dòng)壓油楔的間隙形狀。與常見的軸承不同，螺旋油楔軸承的間隙形狀有其獨(dú)有的特點(diǎn)，圖3一1為螺旋油楔軸承螺旋角刀=0.srad，偏心率二二0.5時(shí)軸承的間隙展開圖。從圖中可以看出，由于螺旋形油腔的存在，使軸承的間隙形狀較之圓軸承發(fā)生了很大變化，同時(shí)因?yàn)閯?dòng)壓軸承的動(dòng)壓力主要產(chǎn)生于動(dòng)壓油楔的收斂區(qū)域，而螺旋油楔軸承的油腔深度遠(yuǎn)大于軸承的半徑間隙，螺旋形的油腔將整個(gè)軸承間隙劃分為不同的區(qū)域，與軸承的封油面結(jié)合，螺旋油腔共形成三個(gè)動(dòng)壓油楔，每個(gè)油楔形狀各不相同，并與軸向形成一定夾角。賽叫從毆峨澳側(cè)圖3一1刀=0.srad，￡=0.5時(shí)軸承間隙形狀圖3一2為不同軸截面上的軸承周向間隙形狀比較。比較不同軸截面的軸承間隙形狀可以看出

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 徐長(zhǎng)杰;李月恒;于文靜;康小麓;鐵軍;王曉純;;功率MOSFET并聯(lián)分流特性研究[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C];2008年

2 徐長(zhǎng)杰;李月恒;于文靜;康小麓;鐵軍;王曉純;;功率MOSFET并聯(lián)分流特性研究[A];2008全國(guó)第十三屆自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

3 李兆敏;李賓飛;徐永輝;林日億;尚朝輝;;泡沫分流特性研究及應(yīng)用[A];第九屆全國(guó)滲流力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（一）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 陳淑江;螺旋油楔滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑機(jī)理的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2007年

2 楊瑩;螺旋油楔滑動(dòng)軸承空穴特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2010年

3 王麗麗;高速滑動(dòng)軸承的界面滑移及空穴機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2012年

4 鮑和云;兩級(jí)星型齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)分流特性及動(dòng)力學(xué)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 原甜甜;螺旋油楔滑動(dòng)軸承軸心軌跡的計(jì)算與測(cè)試[D];山東大學(xué);2012年

2 葛亮;分汊河道分流特性的研究與應(yīng)用[D];河海大學(xué);2004年

3 徐長(zhǎng)杰;功率MOSFET在大功率電子開關(guān)中的應(yīng)用研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2009年

4 王麗麗;螺旋槽流體動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承分流特性研究[D];山東大學(xué);2005年

5 李袖;第二代高溫超導(dǎo)帶材電磁特性的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

6 李（王旬）;組合式無級(jí)變速器的主動(dòng)設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化和可視化研究[D];西安理工大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2789785