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轴承特性分析是轴承-转子系统非线性动力学行为研究的重要内容。本文针对可倾瓦径向滑动轴承特性做了较深入的分析。本文的主要内容如下:
(1)在径向滑动轴承动态Reynolds方程的基础上,采用轴向压力抛物线分布假设,得到了简化的一维动态Reynolds方程。采用有限差分法对一维动态Reynolds方程做了离散处理,得到了关于压力分布的一组线性代数方程。运用超松弛迭代法求解了该方程组,得出了油膜压力分布。最后,分析了圆柱型和轴向槽型滑动轴承的静态特性。
(2)对可倾瓦径向滑动轴承特性进行计算分析。推导了作用在可倾瓦瓦块上的油膜力矩和油膜压力分布的关系式。首先,建立了轴承坐标系和单瓦坐标系,然后通过坐标变换将轴承坐标系下的轴颈中心状态参数转换到单瓦坐标系下。采用简化的一维Reynolds方程求解单瓦坐标系下的非线性油膜力,通过组装得到了可倾瓦滑动轴承的油膜合力。最后,分析了五瓦可倾瓦径向滑动轴承各瓦块的摆动规律。
(3)建立了可倾瓦轴承一转子系统的动力学模型。运用Poincare映射和四阶Runge-kutta法比较了忽略瓦块转动惯量和考虑瓦块转动惯量时转子系统的非线性不平衡响应。分析了考虑瓦块转动惯量时的固定瓦一可倾瓦组合径向滑动轴承一柔性转子系统的不平衡响应,数据结果展现了周期解、周期-2解和准周期解等丰富的非线性现象。
(4)研究了热效应下的轴承特性。(a)在导热流动状态下,推导出了广义Reynolds方程。将二维油膜温度场方程、温粘方程、轴瓦导热方程和广义Reynolds方程联立,运用有限差分法求解了轴向槽滑动轴承的温度场、压力分布和非线性油膜力;(b)在绝热流动状态下,计算了轴向槽滑动轴承的非线性油膜力。
本文的研究探索可为分析工程实际中的可倾瓦轴承一转子系统动力学问题提供启示和本文的研究工作得到国家重点基础研究发展计划“973”项目(No.2007CB707706)、国家自然科学基金项目(No.51075327)、国家重点实验室开放课题(No.SKLMT-KFKT-201011)、陕西省自然科学基金项目(Nos.2009JQ7006,2007E203)、陕西省教育厅科学研究计划项目(Nos.09JK680,07JK340)的资助。借鉴,也可为可倾瓦动压滑动轴承非线性动力学设计提供参考和理论依据。