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N-叶复杂形状浮环轴承的边界元方法

苗刚  
【摘要】: 为适应现代机械工业的发展,提高轴承的工作性能和使用寿命,可通过改变润滑剂的流体动压特性实现轴承的优化设计,并引进了浮环轴承,使得液体滑动轴承的结构、形状日趋复杂。利用常规方法研究滑动轴承工作时润滑油膜的动压特性时,受到轴承的结构、形状影响较大,很难对多油叶复杂形状的轴承进行有效的研究。因此需要研究一种方便有效的方法,进一步提高对复杂形状滑动轴承特性的分析能力。 边界元方法是把控制微分方程变换为边界上的积分方程的数值求解方法,具有数据准备量小、计算精度高、降维求解等优点,特别适合于复杂边界问题的求解,是分析滑动轴承润滑剂动压特定的有效方法。 本文研究了适合n-叶复杂形状浮环轴承的边界元方法,编制了计算程序,具体对六叶柱形浮环轴承、六叶错位浮环轴承和橄榄形浮环轴承在偏心情况下,润滑剂动压油膜特性进行了数值模拟,绘制了三种轴承在各偏心情况下润滑剂的流场图、动压油膜在轴承表面产生的压力直观图,得到了动压油膜在轴承表面、浮环表面和轴颈表面产生的压力的分布曲线,对三种轴承的稳定性进行了数值比较,定量分析了各轴承在有无浮环情况下的摩擦功耗。获得了大量数据、图形、曲线,可为液体润滑轴承的设计,提供理论参考。 研究结果表明,边界元方法是分析多油叶复杂形状浮环轴承流体动力学特性的有效工具,该项数值技术的应用将进一步促进润滑轴承设计技术的发展。


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