油膜轴承变形和压力分析
实验7 液体动压滑动轴承油膜压力与摩擦仿真及测试分析分解
3）转速对油膜压力的影响 转速越高，单位时间通过载荷作用面的润滑 油就越多，产生的摩擦力就越大，油膜压力就越 大，特别是当转速达到一定值使流体的流动由层 流变为紊流时，承载力会得到显著提高。在转速 升高的同时会使润滑油的温度上升，运动粘度下 降，使油膜压力降低承载能力下降。相比而言， 油温升高带来的油膜压力降低比转速上升带来的 油膜压力升高要小得多。 4）液体动压滑动轴承设计的结构、尺寸，制造 精度，材料选择对动压油膜的产生和压力的大小 都有直接的影响。
实验7 液体动压滑动轴承油膜压 力与摩擦仿真及测试分析
7.1 实验目的
通过在 HSB 型试验台上，对液体动压 轴承进行径向和轴向油膜压力分布及大小的 测量和仿真，对摩擦特性曲线进行测定及仿 真，了解影响液体动压滑动轴承油膜建立及 影响油膜大小各项因素之间的关系。
7.2 实验原理
利用轴承与轴颈配合面之间形成的楔形间
3、滑动轴承油膜压力仿真与测试分析界面
4、滑动轴承摩擦特征仿真与测试分析界面
7.8 实验内容
1．液体动压轴承油膜压力周向分布测试分析
该实验装置采用压力传感器、A/D板采集该 轴承周向上七个点位置的油膜压力，并输入计 算机通过曲线拟合作出该轴承油膜压力周向分 布图。通过分析其分布规律，了解影响油膜压
传感器采集的实时数据。
注：此键仅用于观察和手动纪录各压力传感器采集的数据，软件所
需数据将由控制系统自动发送、接收和处理。
7.7软件界面操作说明
1、由计算机桌面“长庆科教”进入启动界面
2、在图7-7启动界面非文字区单击左键， 即可进入滑动轴承实验教学界面。
操
作
[实验指导]： 单击此键，进入实验指导书。 [进入油膜压力分析]： 单击此键，进入油膜压力及摩擦特性分析。 [进入摩擦特性分析]： 单击此键，进入连续摩擦特性分析。 [实验参数设置]： 单击此键，进入实验参数设置。 [退出]： 单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。
液体混压油膜轴承润滑机理及分析
统 刚性好 ，但 在 启 动 、停 车时 不 能形 成油 膜 润滑 ，
２ 承载机理分析 液体动静压轴承是综合了液体动压轴承和静压
轴承这两种轴承承载机理的基础上设计而成的［． ２ １ 兼而有 动压 和静 压轴 承的优点 。
易磨损 、精度 、寿命受限制；而静压轴承有承载力
来稿 日期 ： ０９ ０ — ５ ２ ０ — ８ ２ 作者简介 ： 马涛 （ ９ ３ ， 硕士研究生 ， １８ －） 男， 主要研 究方 向为液体动静压轴承的研 究。
液体混压油膜轴承润滑机理及分析
马 涛 。刘 思仁
（ 东华 大 学 机械 工程 学院 ， 海 ２ １２ ） 上 ０６ ０ 摘要 以雷诺 方程和 流量连 续 方程 为基础 建立 了液体 动静 压轴 承 润滑机理 的基 本模 型 ，利 用
有限差分法来求解雷诺方程和流量连续方程。对于轴承的承载力、温升和摩擦功耗等参数均给 出
ｈ ｏ ｅ ｉａ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｂ ｉ ｆ ｒ ｈ ｂ ｉ ｂ ａ ｉ ｇ ｅ ｉ ｃ ｃ ａｉ ｎ ｎ ｄ ｎ ａｙ ｉ ａ ｄ ｕ ｄ ｃ ｆ ｒ ｌ ｓ ａ ｓ ｏ ｙ ｒｄ ｅ ｒｎ ｄ ｓｇ ｎ ｌ ｌ ａ ｕ ｔｏ ａ ａ ｌ ｓ ｎ ａ ｇ ｉ ａ ｅ ｏ ｓ ｎ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ ｄ ｓｇ ｄ ｃ ｃ ａ ｏ ． ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｉ ａ ａ ｕ ｔ ｎ ｎ ｎ ｌ ｌ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｏｌｉ ｂ ａ ｔｃｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｆｍ ｅ ｒ ， ｅ ｎ ｌｓ ｅ ｕ ｔ ，ｉ ｔ ｄｉｅ ｅ ｃ ｔｏ ， ｃ ｅｎｒ ｉ ｌ ｎ ｏ ｎｅ ｉ ｙ
汽轮机轴承油膜压力波动原因_概述说明以及解释
汽轮机轴承油膜压力波动原因概述说明以及解释1. 引言1.1 概述汽轮机是一种常见的热能转换装置，其核心部件之一是轴承。
轴承作为支撑和限制旋转部件运动的关键组成部分，其性能对于汽轮机的正常运行至关重要。
而轴承油膜压力波动是影响轴承性能和寿命的一个重要因素。
本文将探讨轴承油膜压力波动的原因，包括润滑条件、油膜振荡理论、温度和粘度变化以及外界工况变化等。
1.2 文章结构本文首先对轴承油膜压力波动原因进行概述，在第2节中详细介绍了汽轮机轴承油膜的作用以及润滑条件对油膜压力的影响。
接着，在第3节中解释了造成轴承油膜压力波动的原因，包括油膜振荡理论解释、温度和粘度变化引起的润滑油特性变化以及运行工况变化导致的压力波动现象。
在第4节中，本文还会探讨其他影响轴承油膜压力波动的因素，如轴承材料和几何形状、润滑剂选择以及其他外界因素。
最后，在第5节中做出结论，并提出对轴承设计和维护的建议。
1.3 目的本文旨在全面了解汽轮机轴承油膜压力波动的原因，揭示其对轴承性能和寿命的影响。
通过对各种因素的详细说明和分析，希望能够为相关行业提供有关轴承设计和维护的建议，并推进该领域的发展。
同时，探讨轴承油膜压力波动原因的重要性和应用前景，以促进相关研究的深入开展。
2. 轴承油膜压力波动原因概述2.1 汽轮机轴承油膜的作用轴承在汽轮机中具有至关重要的作用，它们不仅支撑和定位转子，还负责传递载荷和减少摩擦。
在汽轮机运行过程中，油膜形成在轴承与转子之间，起到减少接触表面摩擦、防止金属磨损的作用。
因此，保持稳定的油膜压力对于确保汽轮机正常运行非常重要。
2.2 润滑条件对油膜压力的影响润滑条件是影响轴承油膜压力波动的主要因素之一。
润滑油的性质如黏度、温度和粘度指数等均会对油膜压力产生影响。
当润滑油黏度较低或温度上升时，可能导致油膜变薄并使得轴承失去正常的润滑效果，从而引起油膜压力波动。
2.3 轴承油膜压力波动的影响因素轴承油膜压力波动的引起还受到其他因素的影响。
轴承润滑油膜的形成条件
轴承润滑油膜的形成条件以轴承润滑油膜的形成条件为标题，我们来探讨一下轴承润滑油膜形成的原理和条件。
轴承是机械设备中常见的零部件，它们用于支撑和减少旋转或摩擦部件之间的摩擦力。
为了确保轴承的正常运行，润滑油起着至关重要的作用。
润滑油在轴承表面形成一层薄膜，可以减少摩擦和磨损，提高轴承的寿命和效率。
下面我们来详细了解一下轴承润滑油膜形成的条件。
润滑油的粘度是形成油膜的重要条件之一。
粘度是指润滑油的黏稠程度，一般用来表示润滑油在剪切力下的变形能力。
润滑油的粘度越高，形成的油膜越厚，摩擦和磨损越小。
但是，粘度过高也会增加能量损失和摩擦力。
因此，选择适当的润滑油粘度非常重要。
润滑油的压力也是形成油膜的重要条件之一。
轴承在运行时，受到来自外部和内部的压力，润滑油在受到压力时会形成一层油膜，分隔轴承和摩擦表面，减少直接接触和磨损。
因此，适当的压力是形成油膜的必要条件。
润滑油的温度也会对油膜形成产生影响。
润滑油的温度过高或过低都会影响油膜的形成和稳定性。
温度过高会导致润滑油过度稀薄，无法形成稳定的油膜；而温度过低则会增加润滑油的粘度，使油膜过厚，增加能量损失。
因此，保持适当的润滑油温度对于形成稳定的油膜至关重要。
润滑油的纯净度也是影响油膜形成的重要因素。
如果润滑油中杂质较多，会影响油膜的形成和润滑效果。
杂质会使油膜破裂，增加摩擦和磨损。
因此，保持润滑油的纯净度，定期更换润滑油是确保油膜形成的必要措施。
润滑油的供给方式也会影响油膜的形成。
润滑油可以通过油脂、油滴和油雾等形式提供给轴承。
其中，油雾润滑是一种常见的供给方式。
油雾润滑通过将润滑油雾化成微小的油滴，并通过气流输送到轴承表面，形成薄膜润滑。
这种方式可以提供均匀的油膜，保证轴承的正常运行。
轴承润滑油膜的形成条件包括润滑油的粘度、压力、温度、纯净度以及润滑油的供给方式。
只有在这些条件的共同作用下，才能形成稳定的油膜，减少摩擦和磨损，确保轴承的正常运行。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体的工作条件选择适当的润滑油，保持润滑油的质量和纯净度，并定期更换润滑油，以确保轴承的正常运行和延长使用寿命。
轧机油膜轴承失效原因剖析及对策
下密封板与密封橡胶板间的间隙不符合设计要求 。
三 、 取 措 施 及处 理 结 果 采
机组主轴密封 的上密封板 和下密封橡胶板 固定于密封转架 上， 而密封转架安装在水轮机主轴上 ， 因此发 电机安装高程的误
差将会影响上下密封板与橡胶密封板之间的间隙 ，如果调整 橡
胶平板密封间隙就需要重新对发 电机安装高程进行调整 ，而这 样就需要重新进行拆机 ， 显然这是不现实 的， 为此 ， 决定将上密 封橡胶板与下密封板抬高 ，ｍ 即在上 密封橡胶板与 固定支架 ｌ ｍ， 之 间、 锒板与下密封板之间加装 １ ｍ厚 的绝缘板 。 ｍ 处理后 ， 机组 开机试运行主轴密封漏水现象完全 消除 。 Ｗｌ．５ ２ ０ — ８ ２
Ｉ 设 管 与 修 ２２ ５ 蟊 备理维 ０№ １
— 翊
劐 一
人； 支承辊组装试 压过程 中带人 ； 供油管路 中的铁锈 ； 过滤 器失 效及更换支承辊装拆管接头时带人 。 中， 其 过滤精度不够是造成
２上下密封板 与密封橡胶板问的间隙不符合设计要 求 ．
上下 密封板 与密封橡胶板之 问的设计 间隙为 １ ２ ｍ， — ｒ 如果 ａ 间隙过小会使橡胶板磨损严重 ； 如果 间隙过大 ， 将达不到密封的
作 用 ， 成 主轴 密 封 漏 水 。 造 ’
３橡胶板存 在褶皱现象 ．
作者通联：黄河水利委员会故县水利枢纽管理局 河南洛
当等诸多因素。
一
、
失效 原 因及 对 策
１ ． 与划伤 磨损 油膜轴承工作 时形成一层完整的压力油膜 ，理论 上不会发 生磨损 ， 但实际上轴承在启制动 阶段 以及在低速运转 阶段 ， 都不 会达到理想的润滑状态 ， 即不是纯液体摩擦状态 ， 而是处在半液
风电齿轮箱行星轮滑动轴承油膜特性分析
!"LZ89=8BBG=89HBIB7GF6 AB8KBG@P'B7CDE7F6=8BGD" E=8=IKGD@PZN4F7K=@8" &7=D478 _8=CBGI=KD@P]F=B8FB 78N &BF68@<@9D" &7=D478 #(##)`" A6=87& )L]678T=J8IK=K4KB@P&BF68@<@9D" 3789V478 #`/###" A6=87#
收稿日期 )#)( +#! +"(& 修订日期 )#)( +#$ +), 基金项目 国家重点研发计划项目!)#))3YW`)#""### 作者简介 宋玉龙 ! )### +# " 男" 硕士 研 究生" 研 究方 向为(
电齿轮箱滑动轴承% 通信作者 王建梅!",!) +# " 女" 教授" 博士生导师" 主要研
78'&.(6&( 0=K6 K6BNBCB<@RSB8K@PQ=8N K4GO=8BIK@Q7GNI<7G9BSB97Q7KKS@NB<I78N NBBR5IB7Q=8N P7GSI" I<=N=89OB7G=89I67CB9GB7KBG7NC78K79BIK678 G@<<=89OB7G=89I=8 Q=8N K4GO=8B9B7GO@TBI" 78N K6B) G@<<5I<=R GB5 R<7FBSB8K* @PQ=8N K4GO=8BOB7G=89I67IOBF@SB78BQF67<<B89BP7FBN ODK6BQ=8N R@QBG=8N4IKGDLJ8 K6=I R7RBG" K6BAY[I=S4<7K=@8 SBK6@N =I4IBN K@I=S4<7KBK6B@=<P=<SOB7G=89F67G7FKBG=IK=FI@PK6BP=GIK5IK79BR<78B5 K7GD9B7GI<=N=89OB7G=89P@G7<7G9BSB97Q7KKQ=8N K4GO=8B9B7GO@TL&6BRGBII4GBN=IKG=O4K=@8 @PK6BI<=N=89 OB7G=89@=<P=<SQ7IIK4N=BN" K6BOB7G=89F7R7F=KD@PK6B@=<P=<SQ7IF7<F4<7KBN OD=8KB9G7K=@8" 78N K6B=8P<4B8FB <7Q@P@=<=8<BKRGBII4GB78N OB7G=89IRBBN @8 K6B@=<P=<SOB7G=89F7R7F=KD@PK6BP=GIK5F<7IIR<78BK7GD9B7GI<=N=89 OB7G=89P@GK6BQ=8N K4GO=8B9B7GO@TQ7I@OK7=8BNL&6BGBI4<KII6@QK67KK6B=8P<4B8FB@P@=<=8<BKRGBII4GB@8 K6BS7T=S4S@P@=<P=<SRGBII4GB78N OB7G=89F7R7F=KD=I#X)a" K6BS7T=S4SC7<4B@PK6B=8P<4B8FB@POB7G=89 IRBBN @8 @=<P=<S RGBII4GB78N OB7G=89F7R7F=KD=I)#a" I@K6BIB8I=K=C=KD@P@=<P=<S RGBII4GB78N OB7G=89 F7R7F=KDK@OB7G=89IRBBN =IS@GB@OC=@4IK678 K67K@P@=<=8<BKRGBII4GB" Q6=F6 RG@C=NBI7GBPBGB8FBP@GK6BNB5 I=98 78N F7<F4<7K=@8 @PR<78BK7GD9B7GI<=N=89OB7G=89IP@GQ=8N K4GO=8B9B7GO@TBIL 9+2:#.*'( Q=8N K4GO=8B& I<=N=89OB7G=89& R<78BK7GD9B7GI& AY[& @=<=8<BKRGBII4GB& G@K7K=@87<IRBBN
精轧机组油膜轴承烧损原因分析及预防措施
成轴颈与油膜轴 承干摩 擦或边 界润滑 ，损伤轴承。 ２ ３ 轧 制 因素 ．
安装 时受 冲击 载荷作用 ，造成 局部弹性失效 ，不能真
正起到密封作用 。在冷 却水 飞溅 、氧化铁皮 过多 、环 境温度高 等条件下 ，外 界污染 物 （ 、汽 、粉尘 等） 水
不可避 免地 进入 润 滑 系统 ，造 成 油质 污 染 ，甚 至 乳
化 ，降低 了油膜强度 ，易损伤 轴承 ；因为当润滑油 中
１９ｍ ５ｍ 和 １０１ １ ｍ Ｘ１３ｍｎ ４ ｍ Ｘ１ ｍ ０ １ ｉ Ｘ１７ｍ ０ ｒ。两 Ｔ ｍ
０ １Ｓ ． ，即为轴 承所 承受 的阶跃 载荷 的加 载时 间。在 这么短的时间 内轴 承负荷 达到最 大 ，冲击 是很大 的 ， 油膜轴承在短时间 内也很难形成稳定 的承载油膜 ，从
精 轧机组是高速线材连轧 系统最具 有特色 的关键
设 备 ，它的性能好坏及使用状况决定 了整套 线材轧机 的水平。而精轧机要实现高速就必须解 决轧辊在高速
运 转时因油膜轴承烧损所产 生的系列问题。所 以正确
分 析油膜轴承烧损原 因并维护好 它 ，是精轧机 组设 备
安 全运行的一个重要部分 。以下对油膜 轴承烧 损原因 及 使用方案进行 了探索分析 。
前烧损 。经过 了多次分析并进行 了承载使 用 ，装配后 测量轴颈 与油 膜 轴 承 内孑 总 间 隙为 ０３ Ｌ ．２～０ ４ ｍ ． ５ｍ 应该符合要求 。
径向滑动轴承油膜压力分析
Ｋｅ ｒ ｓ：ｒｄａ ｌ ｉｇｂ ａ ｇ ｆ ｍ ｒｓｕｅ Ｍａｌｂ； ｎ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｌ ｓｉ ｎ ｅｆｎ ； ｌ ｐｅ ｓｒ ； ｔ ｉ ｄ ｉ ａ ｌ ｇｈ—ｄａ ｅｅ ａｉ；ｃ ｅ ｔ ｃｔ ｅ ｉ ｔｒｒｔ ｅ ｃ ｎｒ ｉ ｍ ｏ ｉｙ
径向滑动轴 承是工业 中普遍应用 的轴承 ， 它
（ 北京交通 大学 机械 与电子控制工程 学院， 京 １０４ ） 北 ００ ４
摘要 ： 在差分法的基础上， 采用超松弛迭代法对二维 Ｒｙｏ ｓ ｅ ｌ 方程进行求解 ， ｎｄ 通过 Ｍ ｔｂ ａａ 求得滑动轴承油膜压 ｌ 力的分布曲线 ， 进一步研究了轴承的宽径比、 偏心率对油膜压力分布变化规律的影响。
中的导数， 将方程化为一组代数方程。
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第44卷 第3期 2009年3月钢铁Iron and Steel Vol.44,No.3March 2009油膜轴承变形和压力分析Thomas E Simmons , Andrea Contarini , Nonino G ianni(达涅利油膜轴承公司)摘 要:轧机油膜轴承最新试验结果表明,实测油膜厚度比计算机模型预测值大3～5倍。
这意味着,油膜厚度增加是由于锥套和衬套变形的结果,这种变形会导致锥套和衬套压力场扩大,进而导致油膜厚度增加。
如果油膜厚度真的比预想的高3～5倍,则不但可以充分利用轴承固有的安全系数,而且还可以提高轴承的最大运行负荷。
为确认试验结果,DanOil 油膜轴承工程师构建了因液体动压场变化而导致的锥套变形模型,然后将这种变形用于复杂的计算机轴承模拟程序,来计算新的压力场。
对压力场和锥套变形进行重复迭代计算,直到计算结果收敛为止。
介绍了这一分析方法和计算结果。
关键词:油膜轴承;油膜厚度;压力场;变形中图分类号:T H13313 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2009)0320093204Deflection and Pressure Analysis of Oil Film B earingsThomas E Simmons , Andrea Contarini , Nonino G ianni(Danieli DanOil )Abstract :Recent tests on rolling mill oil film bearings have indicated that the oil film thickness is three to five times greater than predicted by computer models.It has been implied that the increase in oil film thickness is due to the deflection of the sleeve and bushing ,which would spread out the pressure field increasing the oil film thickness.I f the oil film thickness is three to five times greater than expected ,the maximum operating load can be increased tak 2ing advantage of the inherent safety factor in the bearing.To confirm the test results ,DanOil engineers modeled the sleeve deflection produced by the hydrodynamic pressure field and then used this deflection in a sophisticated bearing computer program to calculate the new pressure field.The iteration of the pressure field and deflection was contin 2ued until the model converged.The paper presents the method of analysis and the results.K ey w ords :oil film bearing ;oil film thickness ;pressure field ;deformation联系人:苏宏蕾,女; E 2m ail :h 1su @china 1danieli 1com ; 修订日期:2008209219 油膜轴承广泛用于世界各地数以百计的板带轧机上。
这种轴承可用在中板轧机、热轧机、冷轧机、平整机上等,使用寿命长,可实现无故障运行。
轴承工作时,其表面覆盖一层薄薄的油膜,具有很小的摩擦力。
这是轴承使用寿命长的原因。
由于没有金属之间的直接接触,因此轴承几乎没有磨损。
轧机上使用的油膜轴承由一个锥套(辊颈)和一个衬套(轴承)组成,如图1所示。
辊颈和轴承表面之间由一层油膜将其分隔开来,形成一小间隙,在载荷作用下,辊颈中心线和轴承中心线不会重合,但它们之间会存在一定的距离,这一距离称为偏心距e 。
偏心距和滑动表面之间的相对运动,将建立起一个会聚楔;由于油膜内的粘性作用而形成一个压力场。
正是这个压力场支撑着轴承的载荷,如图2所示。
图中表示的是一个标准圆柱形滑动表面。
其中,x =Rθ,u =R ω;R 为辊颈半径;C 为半径图1 支撑辊轴承Fig 11 B ackup roll bearing钢 铁第44卷图2 辊颈轴承示意图和符号Fig12 Schem atic and notation of journal bearing间隙;ε=e/C为偏心率比;θ为油膜厚度的角坐标;θ0为最小油膜厚度的角坐标;ω为辊颈角速度。
1 理论背景压力场基本控制方程为雷诺方程,这是一个二阶线性偏微分方程。
在稳态条件下,三维雷诺方程的一种形式可表述为:55x h35p5x+55z h35p5z-6μu5h5x=0式中,p为压力;h为油膜厚度;μ为润滑油动力粘度;两个空间坐标由x和z表示。
轴承固定,辊颈沿x轴定义的圆周方向以稳定的圆周速度u转动。
辊颈和轴承在与x轴垂直的z轴方向划分为有限宽度。
这样,就包含了润滑油沿x轴方向和z轴方向流动所产生的作用。
通过有限差分法,可得到三维雷诺方程的数值解,从而确定轴承运行特性,如最小油膜厚度、峰值压力、摩擦损失、润滑油流量要求和温升等参数。
尽管人们根据经验都知道,润滑油粘度是随着润滑油温度和压力的变化而变化的。
但这些影响并未包括在Boyd&Raimondi解中,因为通过数值计算方法求解过于复杂。
当取轴承内润滑油平均温度下的粘度进行计算时,可最大限度地减小“润滑油粘度不随温度变化”的假设带来的计算误差。
若假设轴承在压力场作用下的变形和润滑油粘度随压力变化的情况忽略不计,但需要考虑由负压造成的油膜破裂现象。
2 难以解决的问题在第41届ABM轧制工艺、轧制技术和镀层产品研讨会上,摩根制造公司提交一份试验报告。
试验结果表明,在低速重载条件下,利用Boyd& Raimondi算法得到的沿负载方向上的油膜厚度,要大于雷诺方程计算结果的3～5倍。
曾有人提出,锥套和衬套变形有可能引起油膜压力场特性发生变化,这种变化与经典理论预测结果不同。
根据这种想法,在低速重载条件下,锥套变形将使辊颈表面趋于平坦。
这将使压力场向外延伸,从而导致油膜厚度增加。
而油膜厚度增加后,又将使轴承最大承载能力增大。
这一假说激起DanOil油膜轴承工程师们的极大兴趣。
在高速轻载条件下,锥套和衬套变形较小,油膜厚度更接近于计算机模拟计算结果,这是符合逻辑的,因为变形减小。
3 最新解决方案目前,还没有一种现成的计算机软件能够确定油膜轴承在轧机运行条件下的工作特性。
传统方法,如Boyd&Raimondi方法,都是假设没有变形,或者偏心,辊颈和轴承都拥有理想的圆柱表面。
事实上,锥套变形和压力场却是个因变量。
锥套变形将随着压力场的变化而变化;而压力场又随着锥套的变形而变化。
没有哪个计算机软件将这两点都考虑进去。
DanOil油膜轴承工程师们提出一种全新的分析方法。
这种方法的实质是利用弹性流体动力学理论,对油膜轴承的固体场和流场进行分析。
将能够计算压力场与锥套和衬套变形的有限差分法(FDM)计算软件,与能够计算由压力场变化而引起锥套和衬套变形的有限元分析(FEA)软件结合起来使用,即可进行弹性流体动力学分析。
这两个程序可通过MA TL AB高性能工程计算语言连接起来。
DanOil油膜轴承计算分析方法是一种迭代算法,包括以下几个基本步骤:首先,计算出一个油膜厚度和压力分布的初始值。
然后由MA TLAB将载荷传给FEM有限元分析软件。
接下来,计算轴颈和轴承表面变形,再将计算结果传回FDM有限差分计算软件。
将最新得到的变形结果用于FDM计算,以得到经过改进的油膜厚度和压力分布结果,供下一次迭代计算使用。
利用固体和液体分析方法反复进行迭代计算,直到最终迭代结果达到某一预定的精度范围内。
・49・第3期Thomas E Simmons 等:油膜轴承变形和压力分析4 初始计算结果初始计算得到的结果与摩根利用Boyd &Raimondi 方法得到的计算结果是一样的。
然而,当程序再次运行,计算辊颈和衬套变形时,油膜厚度就有少量增加,而不像试验结果那样,增幅将近300%～500%的程度。
因此,一定还有其它原因,使油膜厚度增加。
5 润滑油粘度润滑油,特别是由石油提炼的润滑油,当受到高压作用时,其粘度将会显著增加。
Fuller 给出一些粘度随压力和状态而变化的实例,油压上升导致润滑油粘度上升,带来3种结果:①油膜轴承的磨损增加;②油膜轴承的承载能力增加;③油膜厚度增加。
但是,如果不考虑压力、粘度等相关条件,后两者的变化程度是无法预测的。
DanOil 油膜轴承工程师们坚信,这正是轴承在正常工作条件下所发生的现象。
DanOil 油膜轴承的方法得到修正,它将“润滑油粘度随着平均温度的增高和平均压力的增大而增加”考虑进去。
正像Fuller 建议的那样,DanOil 油膜轴承工程师们决定引入下面的经验关系式,对粘度进行估算:μ=μ0eB P式中,μ0为润滑油在标准条件下的绝对粘度;P 是平均压力;B 是一个取决于平均温度的经验试验常数。
计算结果参见图3和图4。
从图3中可以看出,计算得到的重载条件下的油膜厚度预测值非常精确。
还可以看出,即使在轻载条件下,计算精度也有所提高,特别是在高速条件下。
此时的变形可以忽略不计,只需要估算润滑油粘度值。
图3 载荷方向上的最小油膜厚度Fig 13 Minimum oil f ilm thickness in load direction图4给出DanOil 油膜轴承法计算得到的峰值压力。
从中可以看出,这些数值远远小于传统方法给出的高压下计算结果。
当速度增加时,两种计算结果将趋于一致。
在轻载条件下,压力并没有明显的变化,因为峰值压力低于预期结果。
锥套变形小于预期值,也在情理之中。
图4 峰值压力Fig 14 Peak pressure6 无键轴承和薄壁轴承性能比较曾有人提出,薄壁锥套的变形将大于厚壁无键轴承,这样又将使压力场扩大,从而增加油膜厚度。