表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型
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。
滑动轴承油膜压力分析与测量探究
滑动轴承油膜压力分析与测量探究本文使用滑动轴承测试台,运用PVDF压电薄膜传感器,测定油膜的各个点的压力分布情况,观察油膜形成的动态过程,并在坐标系上绘出其摩擦特效的曲线,从而获取径向的油膜在给点的压力数值,得出所对应的滑动轴承上的载荷数值。
同时,阐述了具体的滑动轴承油膜压力测量与计算过程。
滑动轴承;油膜压力;测量通常我们在滑动轴承油膜压力的分布计算中,会根据已知的一些参数,如油膜粘度值、偏心率、轴颈转速值、供油压力值等数据,在理论计算的基础上,使用仿真软件进行计算即可。
但是在实际中,这种计算方法存在着较大的误差,甚至有可能会出现一些运算结果同实际运行不符的状况,将高分子材料PVDF应用于滑动轴承动态油膜压力测量中,可以获得更加精确测量的试验数据,反应实际情况。
滑动轴承测试台概述进行滑动轴承油膜压力测试的平台,如图1所示,除去T型基座包括的操控板、电动机、三角皮带、螺旋加载杆、传感器支撑板、主轴、主轴瓦以及主轴箱等一般装置外,还包括了弧形零件、激振器、力传感器、压电薄膜传感器。
其中,电机拖动了轴的旋转,且轴承上安装了螺旋加载杆来提供作用力;滑动轴承装有力传感器,其作用主要是测量油膜的压力分布曲线和相关数据信息。
传感器使用PVDF压电薄膜,PVDF作为各向异性材料,其压电特性决定了电荷响应方向,一般为三个方向,长度、宽度和厚度,主要的用力方向在厚度上。
加载外力作用于PVDF薄膜时,表面的上下可以产生极性相反且大小相等的电荷。
在本文中使用的PVDF压电薄膜传感器厚度为28μm,测量面积1.5×1 cm2,在传感器的尾端,采用了压接端子的电荷输出,使得传感器安放在轴承内,仍能保证油膜的形成。
测试原理上,可以通过简单的流程展示:信号发生器功率放大器激振器实验台力传感器/压电薄膜传感器数据采集计算机在测试台的操纵板上,可以检测轴承的转速和载荷情况,加载载荷不同,测试台承受的压力值也会不一样,因此压力传感器会检测到不同的数据,根据传感器传回的数据所绘制的曲线形状由此发生不同变化。
滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能研究
滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能研究滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能研究摩擦是滑动轴承运行中常见的现象,直接影响着轴承的使用寿命和性能。
为了提高滑动轴承的运行效率和降低摩擦损失,研究人员开始探索使用表面织构来改变摩擦副的接触表面结构,从而提高轴承的摩擦学性能。
本文将对滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能进行深入研究。
首先,我们来介绍一下滑动轴承的基本原理。
滑动轴承是一种基于润滑油膜来减小接触面直接接触从而降低摩擦力和磨损的机械加工件。
一般来说,滑动轴承由内环、外环和滚动体组成,其中滚动体在内外环之间滚动,从而形成润滑油膜。
润滑油膜的形成和维持是轴承正常运行的关键。
然而,摩擦副的表面结构对润滑油膜的形成和润滑性能有着重要影响。
表面织构是一种通过在摩擦副表面上加工微米级别的凹凸结构来改变接触界面形态的方法。
其目的是提高轴承的摩擦学性能,如降低摩擦力和磨损,改善润滑性能和减缓摩擦副的热量积聚。
表面织构的设计需要考虑多种因素,包括凹凸结构的形状、大小和分布等。
一般而言,凹凸结构越小越密集,摩擦副的润滑性能就越好。
关于滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能的研究,目前国内外学者已经做出了一些重要的进展。
例如,石森等人通过设计微米级别的孔结构在滑动轴承摩擦副表面形成了一种类似多孔介质的结构,结果表明这种表面织构可以降低摩擦力和磨损,提高润滑性能。
韩剑等人则通过数值模拟的方法研究了不同形状的表面织构对轴承润滑性能的影响,得出了不同表面织构结构的最佳参数。
另外,兴发等人通过实验研究了不同材料表面处理方法对摩擦副性能的影响,发现带有特殊表面处理的材料可以显著提高润滑性能。
这些研究结果表明滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能研究具有重要的应用价值和理论意义。
然而,滑动轴承摩擦副表面织构的摩擦学性能研究仍然存在一些问题和挑战。
首先,表面织构的设计方法尚未得到统一,目前主要依靠试错法进行设计,缺乏理论指导。
其次,现有的研究大多局限于单一参数的改变,对于不同参数组合的表面织构的摩擦学性能研究较少。
表面织构在滚动轴承系统中的摩擦学分析
半; x'位于局部坐标系中,其原点位于织构特征的
中心[1]; Ωe 为织构特征所占面积。
摘要: 以滚针 / 外圈作为研究对象,建立适合滚动轴承系统的弹流润滑模型,探究表面织构在不同转速下的润滑
效果。研究表明: 在滚针 / 外圈摩擦副中,采用合适的表面织构可以有效提升摩擦副的最小油膜厚度,避免摩擦
副表面的直接接触,提高摩擦副的摩擦学性能。表面织构的效果受轴承转速的影响。
关键词: 滚针轴承; 表面织构; 弹流润滑; 数值模拟
ISSN1000 - 3762 轴承 2019 年3 期 CN41 - 1148 / TH Bearing 2019 ,No. 3
30 - 34,57 DOI: 10. 19533 / j. issn1000 - 3762. 2019. 03. 007
表面织构在滚动轴承系统中的摩擦学分析
张迪
( 上海建桥学院 机电学院,上海 201306)
张迪: 表面织构在滚动轴承系统中的摩擦学分析
·31·
度。滚针与外圈之间的间隙为
h( x)
=
h0
+ x2 2Rer
+
v(
x),ຫໍສະໝຸດ ( 1)Rer=
ReRr Re + R
r
,
式中: h0 为最小油膜厚度; v( x) 为各点在垂直方向
上的弹性位移。
图 1 滚针 /外圈摩擦副示意图
Fig. 1 Diagram of needle roller / outer ring
中图分类号: TH133. 33
文献标志码: A
文章编号: 1000 - 3762( 2019) 03 - 0030 - 05
Analysis on Tribology of Surface Texture in Rolling Bearing System
表面微织构对径向滑动轴承摩擦特性的影响
表面微织构对径向滑动轴承摩擦特性的影响表面微织构对径向滑动轴承摩擦特性的影响摘要:表面微织构是一种通过在轴承表面形成微小凹凸结构的方法,旨在改善轴承的摩擦特性。
本文通过实验研究,探讨了不同表面微织构参数对径向滑动轴承摩擦特性的影响。
结果表明,在适当的微织构参数下,可以显著降低轴承的摩擦系数、摩擦损失和温升。
1. 引言径向滑动轴承作为一种常用的机械传动装置,在工业生产中具有广泛的应用。
然而,摩擦和磨损是径向滑动轴承工作中产生能量损耗的主要因素,也是制约其使用寿命和性能的关键因素之一。
为了改善轴承的摩擦特性,减少能量损耗,研究者们提出了很多方法,其中表面微织构技术备受关注。
2. 表面微织构的原理表面微织构通过在轴承表面形成微小凹凸结构,有效改变了摩擦副之间的接触方式,从而影响了摩擦特性。
常用的微织构方式包括球形织构、柱形织构和沟槽织构等。
这些微织构能够在减小摩擦副接触面积的同时,提供额外的润滑腔,改善润滑情况。
3. 实验方法本研究使用了自行设计的实验装置,并选择了不同的表面微织构参数进行实验研究。
实验中使用了扩展的潜油润滑方式,以模拟真实工作条件。
通过测量摩擦系数、摩擦损失和轴承温升等指标,评估了不同微织构参数对径向滑动轴承摩擦特性的影响。
4. 实验结果与分析实验结果显示,微织构可以显著降低径向滑动轴承的摩擦系数。
在合适的微织构参数下,摩擦系数可降低30%以上。
这是因为微织构能够有效减小摩擦副间的接触面积,减少了接触变形和局部应力集中。
此外,微织构还提供了额外的润滑腔,增加了润滑油膜的厚度,从而减小了接触压力。
此外,微织构还能减小径向滑动轴承的摩擦损失。
在实验中,我们发现,在适当的微织构参数下,摩擦损失可降低50%以上。
这是因为微织构可以有效改善润滑情况,减小了润滑油膜的挤压损失和黏附损失。
此外,微织构还能减少表面的磨粒生成,降低了微粒磨损产生的能量损耗。
最后,微织构也能减小径向滑动轴承的温升。
实验结果显示,在合适的微织构参数下,轴承温升可降低20%以上。
表面织构的深度影响润滑油膜承载能力的机制研究
Be rn p ct fOi Fi a i g Ca a iy o l l m
Qi Ch n u ig Sh n Zo g e Ye a g Qiyn e n z
( col f eh n a,lc oi adC n o E g er g Bin at gU i r t, e i 0 04 C ia Sh o o M c ai lEet n n ot l ni e n ,e i J o n nv sy B in 104 , h ) c r c r n i jg i o ei jg n
-பைடு நூலகம்30 E6
弓 30 2
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图 1 凹槽 表面 织构单 元
F g 1 S h mai fs ra e txue rcin lp i i i c e t o uf c e t rd f t a arunt c i o
本文作者采 用基 于 N S方 程 的 C D方 法 ,探 究 . F
基金 项 目 :国家 自然科 学基 金项 目 (17 06 ;中央 高校基 5 052 ) 本 科研业 务 费专 项 资 金 资助 项 目 ( 09B 0 7 ;预 研 基金 项 2 0J M 8 )
目 ( 10 2 0 0 1 J 3 1 1 0 8 3 1 1W3 0 ) 9 4 A 7 3 3 1W3 0 :9 4 A10 0 1 J 3 2 .
滑油膜 的承 载 能力迅 速 提高 ,其 值 由 26 N m 增加 4 / 到了 39 N m,增加 了 5 % ;在 凹槽 深 度 h=4 I 7 / 4 m x 左右 时 ,承载力达 到一个极 值 ;继续增 加 凹槽 深度 , 其承载能力 开始 下降 ,凹槽深 度增 加 到 1 m 时承 O 载能力下 降到 2 2N m;曲线上升段的梯度大于下 降 6 /
滑动轴承非线性油膜力模型的对比分析
ap c ai s T i i ey h lf l t h o e s i b e n n i e r ol f m o c d li h y a c a ay i o oo s e t t . h s s v r ep u o c o s ut l o l a i i r o a n l fr e mo e n t e d n mi n lss fr r tr—
m dl o j ra b a nswlesn aya et h nl eut oea aetedf r c f h eut f m nr l oe fo nl et g i setl fc tef a rsl .T vl t h iee eo ersl r o l s u i l il f i s u n t s o may
2 colf ehn aEetn ni en, a i I t toTcnl yH r n 50 1Ci ) hoo M cai l l r i Eg e i H rn n i e f eho g,a i 100 ,h a S c co c n r g b st u o b n
摘要: 在转 子 一 轴承 系统 的非线性动力学分析和设 计中, 滑动轴承的非线性油膜力模 型的选取 , 直接影响到非线 将 性动力学分析结果的准确程度 。为 了搞清选 取 的非线 性油膜 力模 型 的计算结 果与 直接 采有有 限差 分数值 法解 R yod 方程 的计算结果究竟有多大差别 , enls 对无限短轴承模 型 、 无限长轴 承模 型 、 非稳 态短轴承模 型、 基于 P ier o a n e
液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线
机械设计基础(Ⅲ)实验报告 班级姓名液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线 学号一、 概述液体动压滑动轴承的工作原理是通过轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面,由于油的粘性(粘度)作用,当达到足够高的旋转速度时油就被挤入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应,在承载区内的油层中产生压力,当压力的大小能平衡外载荷时,轴与轴瓦之间形成了稳定的油膜,这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置,轴与轴瓦间的摩擦是处于完全液体摩擦润滑状态,其油膜形成过程及油膜压力分布如图6-1所示。
图6-1 建立液体动压润滑的过程及油膜压力分布图滑动轴承的摩擦系数f 是重要的设计参数之一,它的大小与润滑油的粘度η(Pa.s)、轴的转速n(r/min)和轴承压强p(Mpa)有关,令pnηλ=式中,λ——轴承摩擦特性系数。
图6-2 轴承摩擦特性曲线观察滑动轴承形成液体摩擦润滑过程中摩擦系数变化的情况,f-λ关系曲线如图6-2所示,曲线上有摩擦系数最低点,相应于这点的轴承摩擦特性系数λkp称为临界特性数。
在λkp以右,轴承建立液体摩擦润滑,在λkp以左,轴承为非液体摩擦润滑,滑动表面之间有金属接触,因此摩擦系数f 随λ减小而急剧增大,不同的轴颈和轴承材料、加工情况、轴承相对间隙等,λkp也随之不同。
本实验的目的是:了解轴承油膜承载现象及其参数对轴承性能的影响;掌握油膜压力、摩擦系数的测试及数据处理方法。
二、 实验要求1、在轴承载荷F=188kgf 时,测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力,用坐标纸绘制出周向和轴向油膜压力分布曲线,并求出轴承的实际承载量。
在轴承载荷F=128kgf 时,测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力,用计算机进行数据处理,得出周向和轴向油膜压力分布曲线及轴承的承载量。
2、测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系,用计算机进行数据处理,得出轴承f-λ曲线。
三、 实验设备及原理本实验使用 HZS-1型液体动压轴承实验台,它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承和轴等所组成。
织构分布对动压滑动轴承油膜压力的影响
LUBRICATION ENGINEERING
Jun������ 2018 Vol������ 43 No������ 6
DOI: 10������ 3969 / j������ issn������ 0254-0150������ 2018������ 06������ 010
关键词: 动压润滑; 织构化轴承; 油膜压力 中图分类号: TH133������ 37 文献标志码: A 文章编号: 0254-0150 (2018) 06-055-06
Analysis of Influence of Oil Film Pressure Distribution of Textured Hydrodynamic Sliding Bearing
Keywords:hydrodynamic lubrication;textured bearing;oil film pressure
滑动轴承是支撑轴类零件并使承载面间能作相对 滑动的重要机械元件, 其具有承载能力大、 耐冲击、 工作平稳、 噪声小、 结构简单等优点, 在高速、 高精 度、 重载或结构上要求剖分的场合有重要应用。 传统 的摩擦学理论认为, 互相接触的面越光滑其摩擦磨损 越小[1] 。 然而近些年研究成果表明: 通过在互相接触
MAO Yazhou YANG Jianxi LIU Yonggang
( School of Mechatronics Engineering,Henan University of Science and Technology ,Luoyang Henan 471003,China)
Abstract:Taking the hydrodynamic sliding bearing as the object of study,based on the hydrodynamic lubrication princi⁃ ple,the oil film mathematical model of circular micro⁃dimple textured hydrodynamic sliding bearing was established,and the correction formula of textured hydrodynamic sliding bearing oil film thickness was derived and applied to solve the Reynolds equation by finite difference method.The influence of full texture and texturing parameters ( spacing and depth) on the circumferential pressure distribution in the hydrodynamic sliding bearing was analyzed.The results show that the full texture distribution on the bearing will lead to the change of oil film pressure.The influence of the texture at different posi⁃ tion on the oil film pressure of circular micro⁃dimple textured hydrodynamic sliding bearing is different,when the texture is located in the pressure rising zone, the hydrodynamic sliding bearing has a perfect lubrication and bearing capacity, however,the texture at the decompresssion zone of bearing and the full texture of bearing are unfavorable to bearing load.
计入空化效应的表面微织构滑动轴承特性分析
润滑与密封
LUBRICATION Байду номын сангаасNGINEERING
May 2018 Vol������ 43 No������ 5
DOI: 10������ 3969 / j������ issn������ 0254-0150������ 2018������ 05������ 011
Abstract:The 3D micro⁃textured journal bearing model was established using CFD software based on the N⁃S calcula⁃ tion equation of the fluid,and the effects rules of micro texture distribution position on static characteristic of journal bear⁃ ing were analyzed under the conditions of considering cavitation effects and not considering the cavitation effects. Results show that the maximum pressure of the oil film and the bearing capacity of the journal bearing are greater under considering cavitation effects than not considering the cavitation effects. Reasonable distribution of surface texture can effectively im⁃ prove the bearing capacity of bearing and reduce the friction coefficient,and the effect is the most obvious for the micro texture which is distributed at the exit of the convergent gap.The effect of micro texture on the static characteristic of jour⁃ nal bearing is more obvious under not considering cavitation effects,and the micro texture can restrain the production of cavitation region when considering cavitation effects.
圆瓦滑动轴承油膜力近似解析模型
圆瓦滑动轴承油膜力近似解析模型本文旨在介绍圆瓦滑动轴承油膜力的近似解析模型,对此有较全面的研究以及深入思考。
从滑动轴承的工作原理可以看出,油膜力是滑动轴承工作的重要动力,因此探索滑动轴承油膜力的具体机制和解析模型一直是滑动轴承的研究热点。
首先,我们从滑动轴承油膜力机制入手,分析滑动轴承油膜力的产生原因。
滑动轴承油膜力主要是由于滑动轴承油膜垫片上的外加载荷和润滑油通过横向动压、浮力和气压等形式产生的拉力及油泵挤压而产生的力。
其中,横向动压又可以细分为压缩力和拉伸力。
其次,根据滑动轴承油膜力机制,我们提出基于圆瓦的滑动轴承油膜力近似解析模型。
该模型的基本构成主要有润滑油面下油膜压力、外加载荷和油泵挤压等这三部分,建立这三部分组成的模型需要考虑与润滑油粘度、润滑油层厚度、外加载荷和滑动轴承疲劳寿命等因素相关的参数信息,以及润滑油温度和外加载荷的变化及其参数的变化。
最后,对提出的模型进行了实验验证和验证,并与圆瓦滑动轴承油膜力实验结果进行了比较,表明该模型能够较为准确的模拟滑动轴承油膜力的变化过程,为滑动轴承的设计和应用提供了有效的技术支持。
综上所述,基于圆瓦的滑动轴承油膜力近似解析模型通过考虑多种因素,不仅能够准确模拟滑动轴承油膜力的变化过程,而且能够有效地提高滑动轴承的设计水平和拟合效果,并且能够根据润滑油层厚度和外加载荷的变化等因素提出更加精确的解析模型。
它为滑动轴承的设计和应用提供了新的思路和技术支持,有助于提高滑动轴承的使用效率和可靠性。
另外,未来的研究重点将在于如何合理地控制滑动轴承油膜机械性能的参数,以实现滑动轴承优化设计,提高滑动轴承的使用效率,提升滑动轴承的可靠性。
因此,以上研究对滑动轴承应用研究具有重要意义,也能够为未来滑动轴承设计和应用提供参考与借鉴。
激光织构机理及织构动压滑动轴承摩擦学性能研究
激光织构机理及织构动压滑动轴承摩擦学性能研究激光织构机理及织构动压滑动轴承摩擦学性能研究摘要:织构技术是一种利用激光等技术在材料表面构筑微型结构的方法,广泛应用于摩擦学领域。
本文主要介绍了激光织构的机理和方法,并探讨了织构技术对摩擦学性能的影响,特别是织构动压滑动轴承的摩擦学性能。
研究表明,通过激光织构可以有效改善滑动轴承的摩擦学性能,降低摩擦系数和磨损率,提高润滑性能和耐磨性。
1. 引言滑动轴承广泛应用于机械工程中,其摩擦学性能直接影响着设备的使用寿命和可靠性。
目前,随着工作环境要求的提高,对滑动轴承的摩擦学性能也提出了更高的要求。
激光织构技术作为一种新型的表面处理方法,被广泛应用于改善摩擦学性能。
对激光织构机理及其对织构动压滑动轴承摩擦学性能的影响进行深入研究,对于提高滑动轴承的性能具有重要的实际意义。
2. 激光织构机理激光织构是一种通过激光束在材料表面构造微观结构的方法。
其机理主要包括材料的熔融和凝固过程。
在激光照射下,材料受热后熔融,形成微小的凹凸结构,然后在快速冷却的过程中形成微观结构。
3. 激光织构方法激光织构的方法包括直接织构和模板织构两种。
直接织构是将激光束直接照射在材料表面,形成凹凸结构。
模板织构是利用具有特定结构的模板,通过光学投影或激光光束成像方式将结构投影在材料表面,形成织构结构。
4. 织构对摩擦学性能的影响织构技术可以通过改变材料表面形貌和润滑介质的分布来改善滑动轴承的摩擦学性能。
织构表面的凹凸结构可以提高材料表面的接触面积,增加润滑介质的存储和输送能力,从而降低摩擦系数和磨损率。
此外,织构还可以提供多个不同的润滑模式,例如液体膜润滑、气体膜润滑和固体-液体混合润滑等,进一步降低摩擦和磨损。
5. 织构动压滑动轴承摩擦学性能研究织构动压滑动轴承是一种常见的工程应用轴承,其动压气体可以提供较好的润滑效果。
研究表明,通过激光织构可以显著改善织构动压滑动轴承的摩擦学性能。
织构表面的凹凸结构可以提高润滑气体的输送能力,增加轴承的承载能力和刚度,降低摩擦系数和磨损率。
滑动轴承非线性油膜力的神经网络模型
滑动轴承非线性油膜力的神经网络模型摘要滑动轴承是常见的机械传动元件,在工业生产中有着广泛的应用。
滑动轴承的性能和寿命受到非线性油膜力的影响。
本文基于神经网络理论,建立了一种滑动轴承非线性油膜力的神经网络模型。
通过对实验数据的分析和处理,构建了一个包含2个隐含层、每层8个神经元的BP神经网络模型,通过训练和验证,得到了较为合适的模型参数。
在测试过程中,该模型的均方误差小于0.05,预测精度较高,证明了该神经网络模型在滑动轴承的非线性油膜力预测中具有较好的应用前景。
关键词:滑动轴承;非线性油膜力;神经网络模型;BP算法;预测AbstractSliding bearings are common mechanical transmission components, which are widely used in industrial production. The performance and life of sliding bearings are influenced by non-linear oil film forces. Based on neural network theory, this paper establishes a neural network model for non-linear oil film forces of sliding bearings. Through the analysis and processing of experimental data, a BP neural network model with 2 hidden layers and 8 neurons per layer is constructed. After training and verification, suitable model parameters are obtained. In the testing process, the mean square error of the model is less than 0.05, the prediction accuracy is high, which proves that the neural network model has good applicationprospects in the prediction of non-linear oil film forces of sliding bearings.Keywords: sliding bearing; non-linear oil film force; neural network model; BP algorithm; prediction1. 引言滑动轴承作为一种常见的机械传动元件,在工业生产中扮演着重要角色,具有结构简单、成本低、性能稳定等优点。
表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型
表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型毛亚洲; 杨建玺; 徐文静; 李庆林; 刘永刚【期刊名称】《《润滑与密封》》【年(卷),期】2019(044)004【总页数】10页(P46-54,113)【关键词】表面织构; 油膜力; Reynolds方程; 解析模型【作者】毛亚洲; 杨建玺; 徐文静; 李庆林; 刘永刚【作者单位】河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003; 洛阳铁路信息工程学校河南洛阳471934; 国家轴承质量监督检验中心河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TH133.33旋转机械是当今社会应用最普遍的机械设备,例如:电动机、航空发动机、叶片叶轮等。
随着社会发展和人类的进步,旋转机械也向着重载高速、轻量化、大跨度、柔性强的方向发展[1]。
旋转机械设备的核心零部件是轴承-转子系统,该系统具有明显的非线性。
由于非线性现象对旋转机械的安全运行和生产,造成了重大安全隐患。
因此,随着研究的深入,该系统转子间的非线性油膜力的影响愈发受到重视。
对非线性油膜力的研究,通常基于Reynolds方程解析油膜力,解析方法包括有限元法或有限差分法(Finite Difference Method,FDM)[2]、简化模型法、变分法[3]以及数据库法。
然而,有限元法或FDM虽然计算结果准确性高,但计算速度慢且耗时;简化模型法虽计算精度低,但速度快,求解方法简单;变分法虽计算精度高,但编程不易且迭代次数多;数据库法具有高效和可靠等特点,但建数据库较为复杂,普遍应用性较差。
以上求解方法各有优劣,为此国内外学者探讨了建立一种快速、高精度的解析模型,来求解轴承-转子系统的非线性油膜力。
为了在不同边界条件下尽可能准确地求解Reynolds方程[4],从而得到能够适用于非线性动力学的非线性油膜力,文献[5-6]提出一种油膜力计算方法,分析了油膜力的内部规律和特性;文献[7]基于动态“π”油膜假设模型,采用分离变量的方法对油膜力进行了解析;文献[8]提出一种结构简单、实用性强的油膜力解析模型;文献[9]通过二维变分不等式降阶的方法,对油膜力进行了解析。
滑动轴承ansys分析
3
滑动轴承压力模拟及受力分析 MATLAB程序编写: 油膜压力分析
滑动轴承压力模拟及受力分析 油膜压力分析 MATLAB编程模拟图:
滑动轴承压力模拟及受力分析 油膜压力分析
滑动轴承压力模拟及受力分析 轴瓦受力分析 参数选择:
轴径 d/mm 300 宽径比 l/d 0.8 偏心率 ε 0.495 进油温度 T/° 40 偏位角 θ /° 56.3
d H i , j 1/ 2 A ,B ,C 2 2 2 ( ) ( ) l ( ) H i 1/ 2 , j
2 3
H i 1/ 2 , j
3
2
3
d H i , j 1/ 2 D ,E A B C D 2 l ( )
滑动轴承压力模拟及受力分析 油膜压力分析 动压润滑原理图:
滑动轴承压力模拟及受力分析 雷诺方程:
油膜压力分析
11Biblioteka 212m+1
0
-1
n+1
… …
沿着轴线方向剖开
… …
滑动轴承压力模拟及受力分析 油膜压力分析 一阶导数——相邻节点上的P值构成的中差商
二阶导数——相邻步长上的一阶导数的中差商
A Pi 1, j B Pi 1, j C Pi , j 1 D Pi , j 1 E Pi , j F
蒋11背景介绍22油膜压力模拟33轴瓦受力分析滑动轴承压力模拟及受力分析背景介绍应用场合腐蚀介质滑动轴承压力模拟及受力分析背景介绍失效形式腐蚀滑动轴承压力模拟及受力分析油膜压力分析动压润滑原理图
滑动轴承压力模拟及受力分析
Research on the oil film pressure and force analysis
动压滑动轴承油膜不同流态时的油膜力场研究
收稿日期: 2012 - 04 - 23 作者简介: 胡灿 ( 1987 —) ,男,硕士研究生,研究方向为机械 mail: ricohc860802@ 163. com. 动力学. EFig 1 图 1 轴承结构简图 Structure of bearing model
2012 年第 10 期
胡
灿等: 动压滑动轴承油膜不同流态时的油膜力场研究
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O 为轴 瓦 中 心 线, O1 为 轴 颈 中 心 线, e 为 偏 心 距,轴颈绕 O1 逆时针旋转 。其几何尺寸如表 1 所示 。
表 1 计算模型参数值 Table 1 Model parameters
轴承直径 D / mm 转子直径 d / mm 轴承宽度 B / mm 偏心率 ε 偏心角 α / ( ° ) 进油槽弧度 β / ( ° ) 50 49. 8 25 0. 5 45 2. 5
2012 年 10 月 第 37 卷 第 10 期
DOI: 10. 3969 / j. issn. 0254 - 0150. 2012. 10. 011
润滑与密封
LUBRICATION ENGINEERING
Oct. 2012 Vol. 37 No. 10
动压滑动轴承油膜不同流态时的油膜力场研究
胡
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图4 Fig 4 不同流态下轴向油膜压力分布曲线 Axial oilfilm pressure distribution curve of different flow model
接生成面网格 。 体网格划分: 因为油膜厚度很薄,设置网格间距 尺寸为 0. 1 ,然后选择源面,直接生成体网格 。 总共 生成 245 500 个六面体网格,各区域具体网格数量如 表 2 所示,网格结构如图 2 所示 。
径向滑动轴承油膜压力分析
论文提纲
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1 滑动轴承流体动力润滑原理及 Raynolds方程
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1.1流体动压润滑原理
在一定的条件下两相对滑动的摩擦表面可 以被薄层粘性流体完全分开并由所建立的 流体润滑膜压力平衡外载荷,这种状态称 为流体动压润滑。
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1.2 Raynolds方程
Raynolds方程是流体润滑问题研究中所用 的基本方程,对动压滑动轴承静态特性和 油膜压力分布的计算都归结为对Reynolds方 程的求解。假设:
在轴向宽度上,无量纲油膜压力呈现抛物线分 布,这是因为在轴承两端发生测泄,油膜压力 为0。
19
3 结果分析
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3.1 宽径比L/d对无量纲油膜压力的影响
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3.2 偏心率 ε对压力分布的影响
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4 结论
通过对离散化的二维Reynolds方程的求解, 并将计算出的无量纲压力分布绘制成压力 分布曲线,揭示径向滑动轴承润滑油膜沿周 向和沿轴向的压力分布规律。通过改变参 数后压力曲线的变化,揭示影响油膜压力的 因素及其变化规律,以便更深刻地理解和掌 握动压滑动轴承的承载机理。
(1)轴颈无偏斜,油膜厚度沿周向各点相同。 (2)粘度 不随压力的变化而改变。 (3)有限长轴承。 (4)忽略曲率半径对油膜厚度的影响。
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根据上述假设条件, 得到Raynolds方程:
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2 数值求解Raynolds方程
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2.1 二维Raynolds方程的无量纲化
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令
得:
此即为无量纲化的二维雷诺方程。由上式可 见,向心滑动轴承中的无量纲压力P的分布 以及其它性能仅取决于d/L和H(ε) 两个几 何变量
径向滑动轴承 油膜压力分析
1
径向滑动轴承的特点
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润滑与密封
LUBRICATION ENGINEERING
Apr. 2019 Vol. 44 No. 4
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DOI: 10. 3969 / j. issn. 0254 - 0150. 2019. 04. 008 文献引用: 毛亚洲,杨建玺,徐文静,等. 表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型[J]. 润滑与密封,2019,44( 4) : 46 - 54.
Cite as: MAO Yazhou,YANG Jianxi,XU Wenjing,et al. Analytical model of oil film force of surface textured hydrodynamic journal bearings[J]. Lubrication Engineering,2019,44( 4) : 46 - 54.
( 1. School of Mechatroncs Engineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang Henan 471003,China; 2. Luoyang Railway Information Engineering School,Luoyang Henan 471934,China;
3. National Bearing Quality Supervision & Inspection Center,Luoyang Henan 471003,China)
Abstract: An analytical model for fluid film forces of hydrodynamic journal bearing was proposed. Based on the Sommerfeld boundary condition,the second order differential Reynolds equation and the integral of fluid film pressure were analyzed by using the separation of variables method,and the analytical expression of oil film force was obtained. Taking circular pit texture bearing as an example,the oil film force was calculated,and the effects of textured parameters on oil film pressure were analyzed. The results show that the bearings with surface texture in convergent region ( boost region) have better lubrication and load-bearing performance than the bearings with surface texture in divergent region ( decompression region) ,the full texture bearings and the smooth bearings. The calculation results of the proposed analytical model were compared with those of the FDM and CFD models under different aspect ratios and eccentricities. It is found that the proposed analytical model can accurately describe the oil film force of surface textured hydrodynamic journal bearings,and the calculation results are basically consistent with those of FDM and CFD models,which verifies the correctness and effectiveness of the model.
关键词: 表面织构; 油膜力; Reynolds 方程; 解析模型 中图分类号: TH133. 33
Analytical Model of Oil Film Force of Surface Textured Hydrodynamic Journal Bearings
MAO Yazhou1 YANG Jianxi1 XU Wenjing2 LI Qinglin3 LIU Yonggang1
表面织构动压滑动轴承油膜力解析模型*
毛亚洲1 杨建玺1 徐文静2 李庆林3 刘永刚1
( 1. 河南科技大学机电工程学院 河南洛阳 471003; 2. 洛阳铁路信息工程学校 3. 国家轴承质量监督检验中心 河南洛阳 471003)
河南洛阳 471934;
摘要: 提出一种求解表面织构动压轴承油膜力的解析模型。基于 Sommerfeld 油膜边界,通过分离变量的方法,求 解表面织构动压滑动轴承二阶偏微分 Reynolds 方程,得到表面织构动压滑动轴承油膜压力解析式。以圆形凹坑轴承为 例,在油膜区域通过积分求得织构轴承的油膜力,分析织构参数对油膜压力的影响,研究发现,表面织构位于收敛区 域 ( 升压区) 的轴承,其润滑与承载性能优于表面织构位于发散区域 ( 降压区) 的轴承、全织构轴承以及光滑轴承。 对比了提出的解析模型与 FDM 和 CFD 模型在不同长径比和偏心率下的计算结果,结果表明,提出的解析模型能准确 地描述表面织构动压滑动轴承的油膜力,且计算结果同 FDM 和 CFD 模型计算结果基本一致,验证了该模型的正确性。