油润滑多叶波箔型箔片轴承动力学特性研究

摘要

由于其弹性表面，与传统轴承相比，箔片轴承具有诸多优点，已被应用到航空航天等领域中。但是，针对箔片轴承的研究多以气体润滑为主，而在某些特定环境中，不得不以油作为润滑流体时，对油润滑箔片轴承的研究就显得很有必要。结合多叶箔片轴承和波箔型箔片轴承的结构形式，本文提出了新型的油润滑多叶波箔型箔片轴承的结构。本文主要研究计算分析油润滑多叶波箔型箔片轴承的静态特性和动态特性，并搭建了试验台，测量并识别所设计轴承的动态系数，与理论计算进行分析对比。
　　首先，对油润滑多叶波箔型箔片轴承进行物理建模。分析所设计油润滑多叶波箔型箔片轴承的几何结构，建立了油膜厚度表达公式，同时推导了油润滑多叶波箔型箔片轴承的雷诺方程，并通过有限差分法和松弛迭代法进行耦合求解，与相关文献对比验证数值方法和程序的正确性。结果表明，本章所采用的建模和仿真算法能够较好的描述轴承油膜的流动特性。
　　其次，通过耦合求解雷诺方程和箔片变形方程，获得了多叶波箔型箔片轴承的静态特性，分析了转速、偏心率、偏位角、箔片厚度等对轴承静态特性的影响，并获得箔片轴承的平衡半圆。最后通过小扰动法获得了轴承的八个动力学系数。
　　然后，根据计算获得的八个轴承动力学系数，建立了油润滑多叶波箔型箔片轴承-转子系统的实际模型。采用有限单元法，计算获得系统的临界转速和不平衡响应。获得了箔片轴承-转子系统的临界转速，同时计算滚动轴承-转子系统的临界转速，验证了试验采用转子为刚性转子。
　　最后，设计加工轴承以及动态参数测量试验台，测量两组互不相关的数据通过识别算法进行处理获得实际设计轴承的动态系数，并与理论计算进行分析对比。分析误差产生原因。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2箔片轴承的几个结构类型

1.3油润滑波箔型箔片轴承研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 油润滑多叶波箔型箔片轴承物理建模

2.1引言

2.2多叶波箔型箔片轴承几何结构及工作原理

2.3油润滑多叶波箔型箔片轴承数值计算

2.4计算结果分析验证

2.5本章小结

第3章 油润滑多叶波箔型箔片轴承特性分析

3.1引言

3.2油润滑多叶波箔型箔片轴承静态特性计算分析

3.3油润滑多叶波箔型箔片轴承动态特性计算分析

3.4油润滑多叶波箔型箔片轴承动态特性分析

3.5本章小结

第4章 油润滑多叶波箔型箔片轴承转子系统特性分析

4.1引言

4.2油润滑多叶波箔型箔片轴承-转子系统临界转速分析

4.3滚动轴承-转子系统临界转速

4.4本章小结

第5章 油润滑多叶波箔型箔片轴承特性试验研究

5.1引言

5.2多叶波箔型箔片轴承动力学系数测量试验台设计

5.3多叶波箔型箔片轴承动力学系数试验识别算法

5.4多叶波箔型箔片轴承动力学系数试验研究

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢