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独立供油径推浮环轴承性能优化分析与软件包开发

王丹丹  
【摘要】: 动静压浮环轴承具有摩擦功耗低、精度高、稳定性好等突出优点,在高速、超高速及超精密等旋转机械中的应用越来越广泛。在高速重载支承中,轴承的承载能力和摩擦功耗成为制约转子性能的突出因素,而轴承结构参数的不同取值对其特征系数有很大影响。因此,如何选取最优的结构参数,使高速重载支承既能满足承载能力要求,又能降低摩擦功耗和温升,是改善轴承性能的基础。 本文以内外膜独立供油的径向—推力联合浮环动静压轴承为研究对象,采用流体动力学和有限元方法建立内、外膜静、动特性的仿真模型,并在此基础上对内、外膜的结构参数进行优化,使轴承性能达到最优。本论文的研究工作主要包括以下两个方面: 1.内外膜独立供油径推联合浮环轴承结构参数优化设计 确定径推联合浮环动静压轴承径向部分内外膜的优化设计数学模型,并选用复合形法对该轴承内外膜的结构参数单独进行优化设计。编制内外膜优化设计计算程序,计算该轴承在给定条件下,不同转速及不同偏心率下的内外膜优化结果,并将优化后的结构参数应用于浮环轴承的平衡运算中,计算优化后浮环轴承内、外膜的静、动特性系数。 2.动静压轴承特性计算软件包开发 在动静压轴承特性有限元仿真计算的基础上,基于VC/MFC开发常见结构动静压滑动轴承设计计算软件包。该软件包采用面向对象技术,可以方便地计算不同结构参数滑动轴承的静、动特性系数,有效地提高了滑动轴承的设计效率。 优化结果表明,与传统设计方法相比,优化设计方法能够使浮环轴承在满足承载力的同时,有效地降低轴承的摩擦功耗和温升,得到更好的综合性能,为浮环轴承的结构设计提供了一定的理论依据。


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