基于接触力学的双层波箔型径向轴承静特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:swl3322
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建立准确且简单的理论模型是研究箔片轴承性能的基础,虽然已有多种建模方式,但在建模时如何考虑箔片间的摩擦效应是一个难点。一些学者将箔片结构简化为线弹簧系统或其他模型,虽然简化了算法、节约了计算时间,但无法深入研究箔片结构的特性。针对双层波箔型径向轴承的研究较少,在工程应用中缺乏理论指导。基于以上需求,本文应用接触力学相关理论建立箔片结构的模型,分析其静态特性。针对各结构间的接触状态及库伦摩擦力提出了新的计算方法,通过拉格朗日乘子法判断接触对间的接触与脱离,通过罚函数法判断结构间静止或滑动状态,算法简单易实现。使用该模型计算的箔片结构位移与SOLIDWORKS、ANSYS仿真结果吻合,在此基础上分别对单层和双层波箔仿真静态加卸载和动态激振过程,分析库伦摩擦力、外部参数对箔片刚度和阻尼的影响,结果表明双层波箔刚度更大,但其耗能能力通常小于单层波箔。在对箔片自身特性进行研究的基础上,通过MATLAB编程迭代求解箔片变形方程与Reynolds方程,计算波箔型径向轴承在给定转子位置时的最小气膜厚度、偏位角、承载力等静态特性。结果表明相同偏心率下,双层波箔型径向轴承具有更大的承载力,两者偏位角相近,轻载时,两者最小气膜厚度相近,重载时,双层的略小于单层。进行单层和双层箔片静态加卸载实验,与理论计算结果相吻合。经过以上研究,能够为双层波箔型径向轴承的应用提供性能预测,作为以后研究交错平箔、多层波箔等复杂结构的基础。
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