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液体动静压轴承及主轴的计算机辅助设计

润滑与密封 1996年第2期21卷 48-50页

作者：战文光张亚军杭州轴承厂

本文介绍下液体动静压轴承及主轴的常规设计和优化设计的设计方法及计算机辅助设计。通过使用证明,该设计具有良好的实用性和较高的设计水平:

关键词：轴承主轴 CAD 液体动静压轴承

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液体动静压轴承油膜特性分析及试验台设计

液体动静压轴承油膜特性分析及试验台设计

作者：杨东鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着制造业在社会生产中的地位不断提高,对机床的工作标准也提出了更高的要求,而轴承作为机床轴系部分的关键零件,其对机床正常运行的可靠性有着至关重要的影响。近些年来,液体动静压轴承凭借其高负载能力、相对稳定的动静态特性以及较... 详细信息

随着制造业在社会生产中的地位不断提高,对机床的工作标准也提出了更高的要求,而轴承作为机床轴系部分的关键零件,其对机床正常运行的可靠性有着至关重要的影响。近些年来,液体动静压轴承凭借其高负载能力、相对稳定的动静态特性以及较高的转子回转精度已经在许多工业领域内得到了广泛的应用。本文针对应用在精密重载压力机上的液体动静压轴承进行研究,建立了该液体动静压轴承油膜的分析模型,研究了轴承油膜的相关特性及其流固耦合特性,并在仿真分析的基础上设计了一台能够满足工作要求的试验台。对液体动静压轴承进行研究的首要条件是建立液体动静压轴承油膜的分析模型。基于流体力学的基本理论,对Reynolds方程进行无量纲化处理,采用有限差分法对其进行求解。通过编写MATLAB迭代计算程序,并给定轴承的相关参数,计算求解得到了液体动静压轴承油膜的压力分布曲线,并将其作为后续仿真分析结果的检验条件。根据本文所研究液体动静压轴承的基本参数建立油膜的仿真分析模型,利用流体分析软件Fluent对油膜进行仿真计算。通过编写Reynolds粘温模型的UDF计算程序研究粘温效应对轴承油膜特性所造成的影响,并改变相关工作条件研究油膜特性的变化规律,在一定范围内确定出使得油膜承载力最高的工作条件,将其作为研究轴承流固耦合特性的基本参数,同时也将其作为液体动静压轴承试验台设计过程中所考虑的基本条件。基于流固耦合分析的相关理论,在前面研究的基础上分别建立液体动静压轴承流体域油膜和固体域轴瓦的分析模型,利用ANASYS Workbench平台搭建液体动静压轴承的流固耦合分析模型,并采用单向流固耦合分析法研究油膜的相关特性对轴瓦所造成的影响,并将轴瓦的变形情况在试验台设计过程中加以考虑。在对液体动静压轴承油膜的仿真分析以及轴承流固耦合分析的基础上,设计液体动静压轴承试验台,主要包括试验台整体布局方案的设计、试验台加载系统的设计、试验台数据采集系统的设计以及试验台关键部分的仿真分析。该试验台能够满足前面所确定的油膜的相关工作条件,并且可以实现对轴承内部油膜的压力及温度状况进行测试,作为后续对液体动静压轴承进行试验研究的试验平台。

关键词：液体动静压轴承油膜特性试验台

基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计

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中国机械工程 2015年第18期26卷 2496-2500页

作者：吴怀超令狐克均孙官朝李哲张顺风贵州大学贵阳550025 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

液体动静压轴承性能的好坏直接影响着整台磨床的磨削性能。针对一种可调节式的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承,分析了其结构特点和工作原理,并对其结构尺寸和工作参数进行了设计计算。在此基础上,以单位承载量下的总功率损失最小作为... 详细信息

液体动静压轴承性能的好坏直接影响着整台磨床的磨削性能。针对一种可调节式的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承,分析了其结构特点和工作原理,并对其结构尺寸和工作参数进行了设计计算。在此基础上,以单位承载量下的总功率损失最小作为优化设计的目标函数,运用遗传算法对该轴承进行了优化设计。优化结果表明:优化后目标函数值从0.0808下降到0.0678,轴承的总功率损失由初始设计的766.9W降低为642.6W,功耗降低约16%,而且轴承的结构尺寸得到减小,其刚度亦得到明显的提高。由此可见,通过优化设计,不仅降低了轴承的制造成本,而且明显改善了轴承的综合性能。

关键词：高速轧辊磨床液体动静压轴承优化设计遗传算法

基于Fluent-BP神经网络的液体动静压轴承热特性分析

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润滑与密封 2016年第1期41卷 37-42页

作者：石莹王学智刘金营付吉海张校通东北大学机械工程与自动化学院 95905部队

针对液体动静压轴承运转发热复杂的问题,应用Fluent软件对液体动静压轴承进行CFD仿真分析,获得不同输入状态下的油膜温度场分布以及轴承运转时的平均温度和最高温度。并在此基础上通过正交试验将Fluent仿真与BP神经网络相结合,实现对任... 详细信息

针对液体动静压轴承运转发热复杂的问题,应用Fluent软件对液体动静压轴承进行CFD仿真分析,获得不同输入状态下的油膜温度场分布以及轴承运转时的平均温度和最高温度。并在此基础上通过正交试验将Fluent仿真与BP神经网络相结合,实现对任意输入参数下轴承工作温度的预测,并对转速与供油压力以及供油压力与供油温度的综合作用效果进行分析。结果表明,主轴转速对轴承作用的效果比较显著,当轴承在高转速状态下运行时,需要提供高的供油压力来保证轴承的正常运转;当供油压力下降和供油温度上升同时出现时,轴承运转温度骤升,必须谨慎对待。利用BP神经网络的泛化功能,以少量的样本,可得到均匀全面的网络训练样本点,从而能快捷有效地实现对液体动静压轴承的热特性分析。

关键词：液体动静压轴承热特性正交试验 BP神经网络

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液体动静压轴承及主轴CAD

制造技术与机床 1996年第4期 29-31页

作者：战文光张亚军陶忠良杭州轴承厂

介绍液体动静压轴承及主轴的计算机辅助设计（ＣＡＤ）。通过使用证明，该设计具有良好的实用性和较高的设计水平。

关键词：液体动静压轴承主轴优化设计 CAD 轴承

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液体动静压轴承及主轴的计算机辅助设计

机电工程 1995年第2期12卷 2-3,46页

作者：战文光张亚军杭州轴承厂

本文介绍了液体动静压轴承及主轴的常规设计和优化设计的设计方法及计算机辅助设计。通过使用证明，该设计具有良好的实用性和较高的设计水平。

关键词：动压轴承静压轴承液体动静压轴承主轴 CAD

低温氦透平膨胀机中液体动静压轴承的承载特性研究

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低温氦透平膨胀机中液体动静压轴承的承载特性研究

作者：苏晓冬哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

液体动静压轴承是一种依赖于润滑油压力差和楔形效应原理工作的轴承,在国内外已有数十年的发展。相较于传统滚珠轴承,液体动静压轴承摩擦小、散热少、转速范围大;相较于气体轴承,它的承载能力更强、动态刚度和阻尼也更大。因其优良性能... 详细信息

液体动静压轴承是一种依赖于润滑油压力差和楔形效应原理工作的轴承,在国内外已有数十年的发展。相较于传统滚珠轴承,液体动静压轴承摩擦小、散热少、转速范围大;相较于气体轴承,它的承载能力更强、动态刚度和阻尼也更大。因其优良性能,液体动静压轴承被广泛应用到低温制冷、航空航天等领域,有极大的工程应用前景和价值。基于基本假设条件,根据流体动力学方程、状态方程和连续性方程联立推导了适用于液体动静压轴承的稳态Reynolds方程;给出油膜厚度关系式,建立并在迭代计算中持续更新满足轴承实际运转情况的边界约束条件,构建轴承油膜的整体刚度矩阵;使用有限元法和加辽金法离散化处理Reynolds方程,降阶为便于编程计算的单元体积分形式,搭建求解轴承静态特性的计算流程和框架;编写程序,通过对已发表文献中的实验结果的比较,验证程序正确性,从而证明了新建边界约束条件计算流程的合理性。MATLAB完成计算,得到轴承的承载力、端泄流量、姿态角和各油腔节流比等性能参数,分析研究偏心率、油膜初始厚度和轴承转速对上述参数的影响。在稳态Reynolds方程基础上,用小扰动法分析动态特性:将轴承油膜模型化,加入扰动偏心量和扰动偏角量,引入新变量,定义新变量与扰动量的关系,并对流量项做一阶泰勒展开,推导出扰动方程;采用有限差分法,初设边界条件后,求解动态Reynolds方程,超松弛迭代法求出引入的变量值,进而得到扰动压力分布;建立轴颈受力模型,求出动态特性系数的计算公式;对扰动压力进行两次Simpson复化积分,坐标转换和有量纲化处理后得到动态特性系数,同时分析偏心率、油膜初始厚度和轴承转速对其影响。论文中提出的在计算过程中修改和完善边界条件的做法可以更准确的描述轴承运行情况,得到更精确的计算结果。丰富了理论计算方法,有利于促进液体动静压轴承的发展和应用。

关键词：液体动静压轴承 Reynolds方程有限元动静特性

高速轧辊磨床液体动静压轴承的结构分析及动态特性研究

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高速轧辊磨床液体动静压轴承的结构分析及动态特性研究

作者：孟祥杰贵州大学

学位级别：硕士

液体动静压轴承目前是轧辊磨床上应用得最为广泛的一类油膜轴承,它直接决定着一台轧辊磨床的性能。为了满足高速轧辊磨削的需求,核心的是要对其所需的高速液体动静压轴承进行研发,并对其相关性能进行揭示。根据高速轧辊磨床的工作要求... 详细信息

液体动静压轴承目前是轧辊磨床上应用得最为广泛的一类油膜轴承,它直接决定着一台轧辊磨床的性能。为了满足高速轧辊磨削的需求,核心的是要对其所需的高速液体动静压轴承进行研发,并对其相关性能进行揭示。根据高速轧辊磨床的工作要求和性能特点,设计出了一种可调式液体动静压轴承,这种液体动静压轴承能根据高速轧辊磨床不同的负载需求进行结构的调节,从而提高了其应用范围和运行效率。针对此种可调式液体动静压轴承,本文开展了如下具体的研究工作。首先,通过对比传统结构的滑动轴承和较新型的液体动静压轴承的结构特点及适用场合,确定了本文轴承的设计方向,摆脱国内传统动静压轴承设计方法的束缚,设计出一种新型结构的液体动静压轴承轴承,并通过性能验证确定了承载、散热等性能良好的可调式液体动静压轴承整体模型。其次,利用有限元分析软件对轴承本体和本体位于整体结构中的不同位置进行结构静力分析和轴承本体的热特性分析,分析结果表明:轴承本体和轴承本体位于整体不同位置时的强度和刚度均能满足要求,轴承本体在工况下温升的变化在允许的范围内。然后,利用有限元分析软件对可调式高速轧辊磨床主轴系统液体动静压轴承本体和整体分别进行了模态分析,分析结果表明:该轴承前10阶模态固有频率主要集中在5200Hz-6700Hz和2300Hz-6000Hz的区域,各阶固有频率中均没有出现系统基频（340Hz20Hz）,且各阶振型主要表现为摆动和扭转,轴承本体振动的薄弱环节主要集中在静压腔和导油槽附近。通过对可调式高速轧辊磨床主轴系统液体动静压轴承的模态分析,为其减振分析提供了前期基础,对进一步揭示其动态性能具有重要的意义。最后,在模态分析的基础之上对轴承本体和本体位于整体极限位置时的简化结构模型进行了谐响应分析,分析结果表明,轴承本体即使在可能发生共振的频率下,它的最大应力仍在材料的屈服强度内,这说明轴承本体的应用场合处于安全区;当对轴承本体位于整体三个极限位置时,其危险点频率为2700Hz,通过对此频率下轴承静力学的分析,得知轴承的最大应力已经超出轴承材料的屈服强度,轴承将有可能会被损坏,而在实际工况下,轴承的工作频率在340Hz20Hz的范围内,远远偏离了轴承的危险点频率,这说明了本文所设计的可调式液体动静压轴承在应用中仍处于安全的范围内。本文借鉴国内外轴承设计的优良方法,通过理论计算和软件校核相结合的方法,设计出了一种新型的可调式液体动静压轴承。同时为验证所设计轴承的工作性能,利用有限元分析软件分别对此轴承进行了应力应变、热特性、模态分析和谐响应分析,分析结果表明本文所设计的可调式液体动静压轴承模型不仅性能满足设计需求,而且具有高速、高效长寿的特点,能够满足高速轧辊磨床主轴系统对液体动静压轴承性能方面的要求,这在一定程度上为我国磨床事业在滑动轴承关键技术的研究方面奠定了理论基础。

关键词：轧辊磨床液体动静压轴承有限元分析模态分析谐响应分析

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用液体动静压轴承主轴提高内圆磨床加工精度

装备制造技术 2011年第6期 128-130页

作者：夏子敏罗冠琦李家琼邓昌进广西机电职业技术学院广西南宁530007

为提高内圆磨床的加工精度,对一台M2110普通内圆磨床主轴进行了技术改造,用液体动静压轴承主轴,取代了原用的滚动轴承主轴,试件精度(即工作精度)为:椭圆度<0.003 mm、圆锥度<0.003 mm,达到了高精内圆磨床工作精度的要求。

关键词：内圆磨床主轴液体动静压轴承技术改造加工精度