滚动轴承在任意方向的支承刚度

为仔细分析高速转子——滚动轴承系统的动力学特性,本文提出了滚动轴承在任意方向的支承刚度的概念,应用弹性理论和滚动轴承内部几何关系,推导了滚动轴承在任意方向的支承刚度的数学表达式。同时还提出了球轴承和单列向心短圆柱滚子轴承在外载荷作用下内圈位移的简化表达式,给出了计算方法和编制了相应的计算程序。 为验证上述理论的正确性和程序的可靠性,应用本文方法进行了大量的计算试验,与美国空军推进实验室所提供的轴承刚度的资料相比较,计算结果相当吻合。在此基础上,本文还进一步探讨了轴承的轴向负荷和径向负荷、径向间隙和负荷分布参数对轴承刚度的重要影响,得到了许多重要结论。     

单自由度混合磁悬浮轴承控制系统模型的研究

介绍了单自由度永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理,提出了永磁磁通与电磁磁通叠加计算混合磁悬浮轴在的方法,给出了由这种方法导出的计算磁感应强度的理论计算公式,建立了混合磁悬浮轴承的数学模型及其控制模型,以ＰＩＤ为控制策略,导出混合磁悬浮轴承系统稳定性和动态性能的传递函数,通过理论分析和实验验证,得出了增大永磁内部磁动势可以提高轴承的承载力,稳定性,减小功放损耗的结论。     

共轴高速直升机振动载荷计算分析模型

共轴高速直升机上下旋翼之间存在强烈的气动干扰现象,这对旋翼的气动特性影响较大。本文根据这一特点并考虑气弹耦合计算效率,利用单旋翼自由尾迹模型的尾迹几何和固定尾迹计算的初始诱导速度分布作为共轴双旋翼预定尾迹模型的初始迭代值。与Leishman-Beddoes非定常动态失速模型、Pitt-Peters动态入流模型、共轴直升机上下旋翼桨叶全本征动力学方程及弹性桨叶与变距轴承边界约束条件等计算模块相结合,建立了一种考虑上下旋翼之间气动干扰及耦合迭代的共轴双旋翼振动载荷计算模型。为验证本分析模型的计算精度,以西科斯基公司的验证机XH-59A为研究对象,与国外风洞试验结果进行了对比,两者吻合较好。     

航空发动机主轴承使用状态寿命预测模型(英文)

航空发动机主轴承寿命的实际可靠预测对于发动机的安全运行至关重要。使用状态寿命(即状态良好、初始损伤、故障发展和即将失效4个寿命阶段)描述航空发动机主轴承的使用寿命,并提出了一种基于支持向量机和模糊逻辑推理的主轴承状态寿命分析模型。首先,讨论了理论计算模型,采用轴承疲劳累积损伤模型,利用修正的Lundberg-Palmgren模型,结合飞参记录数据计算主轴承装机以来的累积寿命消耗,确定状态寿命的理论值。然后,详细阐述了状态寿命评估模型,该方法通过选取轴承振动的时域、频域统计量作为特征矢量,利用支持向量机作为辨识算法进行滚动轴承状态寿命的智能评估。最后,基于模糊逻辑推理融合主轴承状态寿命的理论计算模型和状态寿命评估模型得到主轴承状态寿命模型。采用滚动轴承的全寿命试验验证模型的有效性和可行性。     

永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承原理分析与参数设计

针对混合型磁悬浮轴承功耗低、结构紧凑的特点,提出了一种永磁体位于转子上的混合型轴向磁悬浮轴承。首先给出了该磁悬浮轴承的三维结构及其工作原理。在此基础上,提出了一种基于气隙磁通计算的参数设计方法。其中根据最大承载力所需的总磁通量,得到磁路中各关键截面处的磁通密度,以软磁材料内部磁场磁通密度不饱和为约束条件,以体积最小为优化目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该混合型轴向磁悬浮轴承各部分的结构参数。文中还利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性。     

温循载荷作用下电路板焊点的寿命评估

针对某CQFP封装形式的电路板在温循载荷作用下焊点开裂的现象,利用焊料的蠕变本构模型对其采用有限元方法进行分析计算,发现结构的最大蠕变应变位于引线边角焊点的上表面处,与试验现象符合。同时,采用应变疲劳模型对结构的寿命进行评估,计算的循环次数和试验吻合较好,为故障现象的机理研究及改进提供了一定的理论和方法支撑。     

角接触球轴承分析模型的数值求解

建立了内圈静止、外圈旋转的角接触球轴承分析模型,考虑了滚动体的离心力、陀螺力矩以及弹性流体动 力润滑作用.建立了非线性方程组未知量的约束条件,解决了Newton-Raphson法求解方程易出现不收敛的问 题.以两个角接触球轴承为算例,分析了轴承内、外圈分别旋转对应力的影响,以及转速和径向载荷对轴承工作 性能的影响.结果表明,轴承外圈转时接触应力随转速增大而显著增大,内圈转时则无明显变化;低转速下外圈 转的接触应力明显低于内圈转;较小的径向栽荷下外圈转的接触应力高于内圈转;轴承微区滑动速度受转速和径向栽荷的影响显著.通过Jones球轴承拟静力学分析程序计算,验证了模型和程序的有效性.     

基于变分模态分解的振动台轴承状态监测方法

针对航天器力学试验用振动台水平滑台内部轴承无法观测、故障发生初期无法获知的问题,提出了针对轴承故障的一种在线预判方法,旨在提前发现轴承故障隐患,避免产品损失。首先,选取加速度传感器作为轴承运动状态响应监测介质,以螺接方式安装于轴承上;其次,使用变分模态分解技术作为轴承加速度响应数据分析方法,计算每个轴承除基波外的谐波成分;最后,通过谐波成分计算结果所构建的轴承状态指标,直观地判读出故障轴承。真实产品振动试验过程中获取了一组有效的轴承故障数据,该组数据结果明确表达了滑板内部4号轴承的异常性,滑板拆除后的检查结果也验证了轴承状态指标的有效性,同时也为未来轴承健康状态指标的制定奠定了基础。     

多间隙润滑空载四连杆机构动力学分析

以空载四连杆机构为研究对象,分析间隙关节位置、数量及润滑对其动力学响应的影响问题。其中,考虑能量耗散的Lankarani-Nikravesh连续碰撞力模型被用来计算间隙关节处的法向碰撞力,摩擦力的计算采用改进的Coulomb摩擦力模型,而润滑力则采用Sommerfeld润滑条件下无限长轴颈-轴承的润滑力模型来计算。仿真结果表明不同位置处的关节间隙对动力学响应的影响不同,两个间隙关节对系统响应的影响比一个间隙关节大得多,而润滑关节能稳定系统的震荡,具有很好的缓冲作用。本文的研究更加真实地反映了机构的动力学特性,为机构设计及运动精度的分析提供了基础。     

轴系稳定性与支承轴承的关系

本文研究了大型旋转机械转子轴承系统的稳定性与每个支承轴承的关系,建立了轴承对整个轴系稳定性的贡献系数。贡献系数最大的轴承对稳定性的贡献最大;贡献系数最小的轴承是轴系中最危险的轴承。油膜失稳或油膜振荡往往由这个轴承首先激发。轴系稳定性主要取决于系统中敏感轴承的动特性系数。适当地改变这些轴承的结构型式或设计参数可以显著地提高轴系的稳定性裕度。分别对一个5支承的模型转子系统以及国产200MW汽轮发电机组进行了数值计算,结果表明本文的计算结果与机组的实测结果比较一致。此外还讨论了国产200MW机组轴承的改造方案,提出将发电机转子的两个轴承改换为椭圆轴承,不但可以有效地提高机组的稳定性,而且改造费用最低。     

活齿传动啮合副的滑动情况研究

活齿传动是一种强度和可靠性都很高的新型少齿差齿轮传动,近年来得到了广泛的研究和应用.然而该传动在使用过程中存在着传动效率低、啮合副容易磨损等问题.由于活齿传动中“活齿”及转臂轴承外圈都具有局部自由度,本文首先提出了滑动系数的概念。通过用数值法对轮齿各啮合副之间的运动关系、摩擦性质及润滑状态等复杂因素的综合分析与联立求解,深入地研究了啮合副间的打滑情况和润滑状态,并全面讨论了各种因素对活齿打滑的影响。文中采用高速摄影技术对活齿的实际运动情况进行了观测,结果与数值法的结论基本一致。研究结果表明,该传动的啮合副特别是活齿与保持架之间的相对运动情况不利于动压油膜的形成,因此摩擦损耗较大,从而揭示出活齿传动效率低、易磨损的内在原因,为活齿传动的进一步改进提供参考。     

一种新颖的永磁偏置三自由度电磁轴承

为了使磁轴承系统减小尺寸、改善动态性能和降低成本，提出一种将轴向磁轴承和径向磁轴承的功能相结合的永磁偏置三自由度电磁轴承，对其磁悬浮机理进行了研究，用等效磁路法建立了这种电磁轴承轴向力和径向力数学模型，利用三维网格图直观地分析了轴向力和径向力的耦合状况，理论分析表明，在平衡位置附近这种磁轴承3个自由度之间是解耦的。作者研制了一套实验样机，利用简单的分散控制实现了3自由度的稳定悬浮，并给出了部分实验结果。实验很好地验证了理论分析的结果。这种新颖的电磁在适合应用于飞轮储能、空调压缩机、涡轮分子泵等高速应用场合。     

对单列向心球轴承摩擦系数的研究

本文在运用摩擦学滚动及弹性力学原理对单列向心球轴承滚珠及内圈受力情况进行系统分析及研究的基础上,提出一组可直接计算球轴承摩擦系数的理论公式,由本文导出的计算公式所示解析关系可清晰地看出,球轴承摩擦系数不仅与轴承内外径,滚珠对内圈（或外圈）的滑动摩擦系数,滚珠半径及数量有关,而且还与轴承的当量动载荷密切相关。     

几何加工精度对气体动压径向轴承性能的影响

在保证轴承性能的前提下，如何减少轴承加工成本是每个轴承设计者所关心的问题。本文主要针对加工精度对全圆周光滑气体动压径向轴承性能影响进行了分析，列举了几种加工轴承孔的常用方法在一般工艺条件下所能达到的精度。简要讨论了影响轴承零件加工精度的因素。针对主要的加工误差：圆度误差与圆柱度误差对轴承性能影响作了气体润滑有限元分析，建立了一种考虑圆度误差及圆柱度误差影响的气膜厚度分布综合表达式。分析表明，加工误差对轴承性能的影响与误差的种类及参数有关；合理的圆度及圆柱度加工误差应控制在平均气膜厚度的２０％～３０％左右。     

以主轴系统刚度与总功耗之比值为目标函数的液体静压轴承优化设计方法

本文介绍以主轴系统刚度与总功耗之比值最大比值最大为目标函数、主轴系统刚度的校验准则为主要约束条件的液体静压轴承优化设计方法，与普通设计方法相比，两种不同结构液体静压承经优化设计后，其单位总功耗的主轴系统刚度都成倍增加。     

滚动轴承故障诊断的频谱分析技巧

本文主要介绍旋转机械中滚动轴承故障诊断的实用技巧,采用振动分析方法,通过监测滚动轴承的振动状态,采集振动信号波形进行频谱分析,从而合理安排关键设备的预防维修计划,避免因突发性设备故障所造成的经济损失,确保生产的顺利进行。     

3种不同形式的板弹簧性能分析

板弹簧技术是航空航天用斯特林制冷机长寿命、高可靠运行的关键技术之一。大的板弹簧径向刚度为活塞提供支撑,以保证活塞在极小的间隙内实现与汽缸之间的无接触运动;板弹簧轴向刚度为活塞直线运动提供轴向的自由度,其轴向的最大行程受到板弹簧材料疲劳极限的限制;由于没有活塞环等密封元件,高低压之间的密封通过活塞与气缸之间的间隙密封来实现,这大大提高了活塞和气缸间的装配难度。本文针对3种常见的板弹簧:同心涡旋臂板弹簧、偏心涡旋臂板弹簧和直线臂板弹簧进行有限元分析。通过改变板弹簧载荷、厚度和弹簧臂宽度等参数,对3种型式的板弹簧分别进行加载求解,得到弹簧的应力和位移分布云图。通过模态分析得到板弹簧的自然频率,为有效避免板弹簧的谐振提供依据。分析表明:在基本结构参数相同的情况下,直线臂板弹簧可以提供较大的径向刚度与轴向刚度之比和较高的自然频率,有利于整机系统的轻量化。