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Sommerfeld 数对滑动轴承动力学系数影响钻研

发布日期: 2019-07-31     浏览历史次数:

  HarbinEngineering University Feb.2015Sommerfeld 数对滑动轴承动力学系数影响研究 (1.广东电网公司电力科学研究院,广东 广州 510600; 2.中航工业沈阳策动机设想研究所,辽宁 沈阳 110015; 3.工业 大学 机电工程学院, 150001) 摘要:为了研究Sommerfeld 数对轴承动力学特征的影响,成立了基于短轴承理论的滑动轴承的非线性油膜力模子,得 到了Sommerfeld 数对偏疼率、最小油膜厚度、润滑油流量、温升、刚度系数、阻尼系数的影响纪律。 正在对二维油膜压力分 析时发觉存正在一个Sommerfeld 数,当转速低于某个临界值时临界转速对最大油膜压力影响较大,当转速高于这个临界值 时临界转速对最大油膜压力影响不大。 环节词:Sommerfeld 数;动力学系数; DyRoBeS; Reynolds 方程 doi:10.3969/j.issn.10067043.201309032 收集出书地址:http://www.cnki.net /kcms /doi /10.3969/j.issn.10067043.201309032.html 中图分类号: V231.96 文献标记码:A文章编号:10067043(2015)02022804 Effect Sommerfeldnumber plainbearing dynamic coefficients GAO Qingshui ,MAWensheng CHENZhaobo JIAOYinghou LIZhonggang (1.GuangdongPower Test ResearchInstitute, Guangzhou 510600, China; 2.AVIC Shenyang Aeroengine Research Institute, Shen yang 110015, China; 3.School MechatronicsEngineering, Harbin Institute Technology,Harbin 15001, China) Abstract:To study Sommerfeld number bearingdynamic characteristics, shortbearing oil film force nonlinear dy namics model built,whichgot influencefactor minimumfilm thickness, maximum film pressure, temperature, stiffness coefficient, dampingcoefficient.There exists criticalSommerfeld number when analyzing 2D film pressure.The maximum film pressure has great effect when Sommerfeld number criticalspeed, maximumfilm pressure has little effect when Sommerfeld number higherthan criticalspeed. Keywords:Sommerfeld number; dynamic coefficients; DyRoBeS; Reynolds equation 收稿日期:20130910. 收集出书时间:20141127. 基金项目:国度天然科学基金赞帮项目 (10872054,10872055);高档 学校学科立异引智打算赞帮项目( B07018);国度留学基 金赞帮项目(2009612139);省天然科学基金沉点资 帮项目(ZD200905). 做者简介:马文生(1980), 工程师,博士; 陈照波(1967), 传授,博士生导师. 通信做者:马文生, Email:mawensheng1980@gmail.com. 滑动轴承非线性油膜力模子是转子-轴承-密封 系统非线性动力学阐发和研究的根本和主要问题。 究转子-轴承系统的非线性动力学问题环节若何计较出滑动轴承油膜力和油膜压力分布,以及油膜力的计 算精度和计较速度将间接影响系统非线性动力学阐发 的计较精度和效率 采用无限元方式和无限差分方式间接求解Reynolds 方程。 Brown 短轴承理论,对一简单的刚性转子轴承系统进行研究,发觉当转子的扭转离心力大于转子的沉力时,系统出 现非线性混沌。 利用非线性油膜力数据库方式获得非世故动轴承的非线性油膜力,利 用RungeKutta 法、Poincar映照和频谱图对刚性 Jeff cott 转子—椭圆轴承系统正在较宽参数范畴内的分叉和 非线性动力学行为进行研究。 刘仁志 使用FLUENT软件中空穴模子对纯油润滑形态下的滑动轴承进行数 值模仿,给出了轴承油温升值,并计较分歧偏疼率下的 油膜压力分布。 本文成立滑动轴承非线性动力学模子,基于流体动 力润滑节制方程推导出滑动轴承的Reynolds 方程。 用DyRoBes软件 对滑动轴承承动力学模子,并得出油膜压力阐发,以及计较滑动轴承静力学参数和动力学 参数对滑动轴承油膜特征及动力学特征的影响纪律。 1滑动轴承油膜力模子 对于短轴承L ,如许油膜力周向比轴向变化率小良多,即抄P/抄φ虫抄P/抄λ,如许Reynolds 方程的左 端的周向函数能够忽略不计,因而Reynolds 方程简化 -2θ′sinφ+6ε′cos Ft=-4 2滑动轴承静、动特征系数影响要素研究2.1滑动轴承模子成立 轴承长度l =125 mm,轴承半径R=125 mm,轴颈 间隙h=0.5 mm,润滑粘度系数μ=4710 -3 Pa/s,计较 转速 /minΩ12 000 /min,静载荷 500kg,通过DyRoBesBePerf 建模如图1 所示。 图1轴承模子 Fig.1Bearing model 2.2 滑动轴承静、动力学特征影响研究 轴承的长径比为0.5,别离对偏疼率0.01、0.05、0.1、 0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 共计15 种偏疼率进行轴承特征的纲阐发,15 种偏疼率对应 Sommerfeld数别离为:44.547 8.8402、4.339 2.8132、2.032 0.6331、0.508 8、0.318 7、0.188 4、0.090 7、0.031 为15种偏疼率对应的 Sommerfeld 数对 纲轴承动力学特征影响研究。 是偏疼率随Sommerfeld 数的变化纪律,当 Sommerfeld 数变大时轴 颈偏疼率随之变小,越来越接近轴瓦核心;图2(b 最小油膜厚度随Sommerfeld数的变化纪律,当Sommer feld 数变大时轴颈偏疼率随之变小,越来越接近轴瓦 核心;图2(c)是润滑油流量随Sommerfeld 数的变化规 律,当Sommerfeld 数变大时偏疼率变小,润滑油流量越 是工做温度随Sommerfeld 数的变化纪律, 当Sommerfeld 数变大时温度降低,由于 Sommerfeld 变大导致偏疼率变小,偏疼率变小使得油膜挤压力变小,挤压和摩擦发生的热量变小导致工做温度降低。 图2(e)是Sommerfeld 数从0.031 度和从阻尼的值,图中能够看到Kxx 随Sommerfeld yy随Sommerfeld 数的增大无较着变化、 Cxx 和Cyy 随Sommerfeld 数增大而增大;图2f) Sommerfeld 数从0.031 到44.5473的交叉刚度和交叉阻 尼的值,图中虚线为负值, xy跟着Sommerfeld yx跟着Sommerfeld数的增大而减小 ,Som merfeld 数增大时C yx相等而且变化不大。 偏疼率随Sommerfeld数的变化 最小油膜厚度随Sommerfeld数的变化 润滑油流量随Sommerfeld数的变化 交叉刚度和交叉阻尼随转速的变化图2Sommerfeld 数对纲轴承动力学特征影响 Fig.2So merfeldnumber effect nondimensionalbearing dynamics characteristics 是轴颈活动轨迹图,图中能够看到跟着Sommerfeld 数从0.031 时,轴颈核心向轴瓦核心挪动。 是分歧Sommerfeld数下的二维油膜 压力分布,从图4(a) ~(l)能够看到:跟着Sommerfeld 数的增大轴颈核心向着轴瓦核心挪动,跟着 Sommer feld 数的增大最大油膜压力减小;当 Sommerfeld 0.0310时偏疼率为0.9,最小油膜厚度0.1 mm,此时最 大油膜压力 24.733 Sommerfeld数增大到 0.508 8时偏疼率减小到0.5,最小油膜厚度0.5 mm,此 时最大油膜压力0.771 kPa;当Sommerfeld数增大到 44.547 时偏疼率减小到0.01,最小油膜厚度增大到0.99 mm,此时最大油膜压力0.006 kPa。图3纲轴颈活动轨迹 Fig.3Nondimensional journal equilibrium locus 图4分歧转速下的纲二维油膜压力分布Fig.42D nondimension pressure profile under differ ent rotor speed 3结论 1)本文成立了滑动轴承的动力学模子,并对其进 行求解。 2)研究Sommerfled 数对滑动轴承动力学特征进行 研究,获得了转速对偏疼率、最小油膜厚度、最大油膜 压力、摩擦功耗、温升、临界轴颈质量、刚度系数、阻尼 系数、二维油膜压力的影响要素研究。 3)正在对纲二维油膜压力阐发时发觉存正在一个 临界值,当转速低于某个临界值时临界转速对最大油 膜压力影响较大,当转速高于这个临界值时临界转速 对最大油膜压力影响不大。 参考文献: [1]黄文虎,夏松波,焦映厚,等.旋起色械非线性动力学设想 根本理论取方式[M].:科学出书社, 2006: 127128 [2]LUND W.Calculationstiffness dampingproperities gasbearing[J].ASME Journal LubricationTechnology, 1968, 90: 793803. 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