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径—推联合浮环动静压轴承结构及试验研究

作　者: 李瑞珍
导　师: 岑少起
学　校: 郑州大学
专　业: 机械工程
关键词: 径—推浮环动静压轴承节流器独立供油内膜压力测试
分类号: TH133.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
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内容摘要

浮环动静压轴承由于在降低摩擦功耗、提高稳定性等方面的特点,在高速旋转机械领域正在越来越受到重视。但是目前的动压、动静压浮环轴承均采用内外膜统一供油结构,一方面浮环启动困难,另一方面很难通过调节供油压力来主动控制轴承—转子系统的稳定性;这种供油方式,在径向—推力联合浮环动静压轴承中存在问题更多,如推力油膜和内油膜节流器不好选择,计算中边界条件和协调条件极难决定等。为了克服这种供油方式的缺点,本文提出了一种内外膜(分路)独立供油的径向—推力联合浮环动静压轴承结构,并给出了具体的设计参数、加工方法、工艺路线。同时解决了内油膜供油系统中小深孔加工及高速时轴端供油、测压的密封等难题。在设计、制造试验轴承和试验台的基础上,应用三次激振法测出了该浮环轴承的静、动特性,详细分析了导致试验误差的因素和特点,提出了消除误差的措施。通过对试验数据的处理和与理论计算结果的对比,得到了几个重要的结论。该轴承结构一方面可保证浮环的顺利启动,避免了串联形式纯动压浮环轴承在工作时由于外界条件的变化,浮环有可能贴向轴颈或轴瓦上的问题;更重要的是可以通过调节各路供油压力主动控制内外油膜的动特性,这样一旦轴承—转子系统出现油膜涡动或油膜振荡,则可直接降低供油压力来抑制油膜涡动或油膜振荡。本文还较全面的分析了径向—推力联合浮环动静压轴承静、动态特性测试系统中试验装置、供油系统和加载系统设计及安装中存在的问题及解决方法。在此基础上,利用内油膜单独供油的特点,提出了在高速情况下,内油膜压力测量的初步结构。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
符号说明  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 径—推浮环轴承的沿革与现状  10-11
  1.3 课题提出的背景及研究意义  11-12
  1.4 本文主要工作  12
  1.5 解决的关键性问题  12-13
  1.6 课题的创新点  13
  1.7 本章小结  13-14
2 径—推联合浮环动静压轴承的工作原理及结构  14-19
  2.1 动静压轴承工作原理及存在的问题分析  14-15
    2.1.1 动静压轴承的工作原理  14
    2.1.2 动静压轴承存在的问题分析  14-15
  2.2 径—推联合浮环动静压轴承的工作原理  15-16
  2.3 径—推联合浮环动静压轴承的特点  16-17
  2.4 径—推联合浮环动静压轴承的结构  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 径—推联合浮环动静压轴承数学模型的建立  19-25
  3.1 径—推联合浮环动静压轴承径向部分Reynolds方程  19-22
    3.1.1 径向部分动态Reynolds方程  20
    3.1.2 径向部分边界条件  20-21
    3.1.3 径向部分油膜厚度  21-22
  3.2 径—推联合浮环动静压轴承轴向部分Reynolds方程  22-23
  3.3 有限元分析  23-24
    3.3.1 径向部分有限元表达式  23-24
    3.3.2 推力部分有限元表达式  24
  3.4 本章小结  24-25
4 内外膜独立供油径—推联合浮环试验轴承结构分析与设计  25-42
  4.1 串、并联径—推联合浮环动静压试验轴承结构对比分析  25-27
    4.1.1 串联径—推联合浮环动静压试验轴承结构特点  25-26
    4.1.2 并联径—推联合浮环动静压试验轴承结构特点  26-27
    4.1.3 串联、并联结构对比分析  27
  4.2 并联径—推联合浮环动静压轴承的供油方式探讨  27-28
  4.3 并联径—推联合浮环轴承的节流器的选用  28-31
  4.4 并联径—推联合浮环动静压轴承结构设计  31-37
  4.5 主轴的加工工艺设计、编制  37-39
  4.6 轴承的加工工艺设计、编制  39-40
  4.7 浮环的加工工艺设计、编制  40-41
  4.8 本章小结  41-42
5 径—推联合浮环动静压轴承动特性试验原理  42-46
  5.1 滑动轴承油膜动力特性系数  42-43
  5.2 三维油膜试验数学模型  43-45
  5.3 本章小结  45-46
6 内外膜独立供油径—推联合浮环轴承试验台及测量系统  46-60
  6.1 试验台方案设计  46-47
  6.2 试验台基本参数  47-48
  6.3 试验台结构设计  48-59
    6.3.1 驱动方式  48
    6.3.2 供油系统  48-52
    6.3.3 加载装置  52-54
    6.3.4 测量装置及测试方法  54-58
    6.3.5 INV系统简介  58-59
  6.4 本章小结  59-60
7 试验数据处理及分析  60-72
  7.1 试验条件、原始数据  60
  7.2 试验数据采集、图形记录  60-65
    7.2.1 静特性部分  61-63
    7.2.2 动特性部分  63-65
  7.3 试验数据与理论数据比较及分析  65-68
    7.3.1 静特性的试验数据与理论数据比较及分析  65-67
    7.3.2 动特性的试验数据与理论数据比较及分析  67-68
  7.4 试验误差分析讨论  68-71
    7.4.1 系统误差  69
    7.4.2 随机误差  69-70
    7.4.3 试验研究中产生误差的主要原因讨论  70-71
  7.5 本章小结  71-72
结束语  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间参与的科研项目和发表的学术论文  76

径—推联合浮环动静压轴承结构及试验研究

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