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滑动轴承油膜特性分析及实验研究

张绿野  
【摘要】:滑动轴承具有承载能力高、使用寿命长、加工维护方便等优点,因而被广泛应用于大型旋转机械中。其油膜静力特性及动力特性影响转子系统的运动稳定性,直接决定整个设备能否安全稳定运行。本文通过理论分析计算与实验相结合的方式,对滑动轴承油膜特性进行研究。为了得到油膜特性实验数据,本文设计了满足实验要求的滑动轴承试验台。利用三维绘图软件,对试验台的主轴及轴瓦等结构部分进行三维模型设计,并利用该软件对设计进行校核验证。通过理论计算,设计了满足实验要求的供油系统、加载系统及测试系统。较传统滑动轴承试验台,本文设计的试验台具有浮动加载及多测点数据采集的优点,使轴承运动状态与实际运行状态更吻合且可以分析油膜轴向和周向上压力的变化情况。根据所设计的滑动轴承试验台,建立与之对应的轴承间隙结构模型。在滑动轴承流动特性理论及经典Reynolds方程基础上,利用软件模拟对模型进行数值计算,得到了不同运行条件下的油膜压力分布,并对各因素对滑动轴承油膜压力的影响进行分析。同时,也对滑动轴承油膜动力特性进行数值计算,并将宽径比、间隙比和载荷对滑动轴承动力特性的影响进行分析。最后利用搭建的滑动轴承试验台进行滑动轴承油膜静力特性实验,并将实验数据与理论模拟计算的结果进行对比分析。通过理论与实验研究发现,油膜压力随载荷的增大而增大,增大速率则逐渐减小,在实验范围内,油膜压力的稳定性随载荷的增大更加稳定;且随着实验载荷的增大,理论计算模型得到的模拟压力分布与实验数据更加贴近,模型所忽略的影响因素对压力分布的影响逐渐减小。随着转速升高,油膜压力有所降低,下降速率随转速增大而减小,相较中间转速(临界速度附近)条件在较低转速及高转速条件下,油膜稳定性更好。实验条件下的相对偏心距与偏位角的变化趋势也与模拟得到的变化趋势一致,反映出数值计算的可靠性与试验台设计的科学性。


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