论文部分内容阅读
锥形动压螺旋槽轴承可同时提供轴向、径向承载，具有动压效应显著、稳定性好、结构紧凑等优点，被广泛应用于高速旋转机械。然而，传统锥形动压螺旋槽轴承的承载性能与摩擦功耗性能难以兼顾。因此，本文以提高轴承承载能力，降低轴承摩擦功耗为目标，通过优化锥形动压螺旋槽轴承结构参数，选择合理的轴承/球窝材料配对，对锥形动压螺旋槽轴承进行设计。论文主要内容如下: (1)轴承结构参数设计及性能分析:建立了锥形动压螺旋槽轴承雷诺方程，并运用有限元法求解了雷诺方程;分析了轴承结构参数对其承载能力和摩擦功耗的影响，确定了影响轴承性能的主要结构参数;基于窄槽理论，以提高低速承载能力、降低高速摩擦功耗为目标，运用宽容分层序列法，对轴承主要结构参数进行了优化。 (2)轴承承载能力测试装置的研制:研制了一种锥形动压螺旋槽轴承承载能力测试装置，解决了轴承在高速下的摩擦学性能和承载能力测试问题;研制了一套轴承、球窝专用夹具，借助MM-W1A万能摩擦磨损试验机，解决了轴承在低转速下的摩擦学性能和承载能力测试问题。 (3)轴承性能试验研究:运用研制的测试装置，测试了螺旋槽槽深（未刻槽轴承样件、槽深10μm轴承、槽深50μm轴承）及球窝材料（铝青铜CuAl、固体润滑CuCF和CF）对锥形动压螺旋槽轴承摩擦学性能的影响;测试了球窝材料（铝青铜CuAl、固体润滑CuCF和CF）对锥形动压螺旋槽轴承（槽深10μm）承载能力的影响。 结果表明，锥形动压螺旋槽轴承的槽深比H取2.4～3.2，螺旋槽倾角β取15°～30°，槽台对数n取10～20，槽宽比Br取1～1.2，槽端半径比—R1取0.5较为适当;锥半角α的值应结合轴承的轴向承载能力、摩擦功耗以及尺寸要求进行合理选取;增加槽深是降低锥形动压螺旋槽轴承高速摩擦功耗的有效方法，但轴承承载能力也随之降低，进而增大轴承在混合状态下的摩擦力矩，增加轴承磨损;固体润滑材料CuCF球窝和CF球窝具有优异的自润滑性和良好的机械性能，可有效提高锥形动压螺旋槽轴承承载能力，降低其摩擦功耗。