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  • 2023年第48卷第10期文章目次
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    • 考虑界面滑移和惯性力效应的水润滑轴承润滑性能分析

      2023, 48(10):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.001

      摘要 (74) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对界面滑移和惯性力效应对水润滑轴承润滑性能的影响展开研究。推导综合考虑界面滑移和惯性力效应的修正雷诺方程,采用有限差分法求解研究轴承润滑机制,给出界面滑移和惯性力效应对水膜压力、承载力和摩擦因数的影响规律。针对某实际轴承分别采用提出的模型和有限元法进行润滑性能计算,二者结果吻合较好。研究结果表明:界面滑移和惯性力效应不改变润滑性能参数随偏心率变化趋势,界面滑移降低了润滑性能参数的数值大小,最大降幅5%左右,惯性力效应则略微增大其数值,最大增幅小于1%;相比于界面滑移,惯性力对润滑性能的影响较小,几乎可以忽略。研究结果对水润滑轴承的设计与计算具有一定的指导意义。

    • 涡轮泵超导磁力与液膜力复合机械密封性能仿真研究

      2023, 48(10):8-13. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.002

      摘要 (51) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用火箭发动机涡轮泵机械密封所处的低温工况,设计静环上嵌有圆形YBCO超导块材的机械密封结构。该机械密封在工作时静环和动环之间同时产生动压液膜力和超导磁斥力,可增大机械密封端面的轴向承载力,避免小间隙下的磨损。利用超导磁力计算模型和磁斥力检测系统,从理论和试验2个角度研究YBCO块材超导磁力大小随间隙的变化;建立含超导磁力的机械密封性能计算模型,对导磁液复合机械密封的承载力、泄漏量、膜厚和摩擦阻力矩等进行计算仿真。研究结果表明:YBCO超导导块可在间隙为5~30 μm时为机械密封提供784~896 N的超导磁力;在转速为10 000~35 000 r/min时,受超导磁力的影响,机械密封的承载力平均增大了896 N,泄漏量平均增大了0.72 mL/s,膜厚平均增加了2.8 μm,摩擦阻力矩平均降低了0.47 N·m。承载力和膜厚的增大以及摩擦阻力矩的降低,有助于减小机械密封在极端工况下因启动和停止而产生的磨损,提高了其寿命。

    • 阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析

      2023, 48(10):14-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.003

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,基于收敛型槽具有较低的泄漏量和较高的流体静压效应的特点,提出一种由波度端面机械密封结构衍生变化的阶梯收敛槽机械密封结构,考虑空化作用,对不同结构参数及工况参数下机械密封密封性能进行CFD流体仿真分析。结果表明:工况参数及结构参数对液膜空化效应有显著的影响,其中随着膜厚、密封压力以及槽深的增加,液膜空化效应均减弱,随着转速的增大,液膜空化效应变强。以开漏比评价密封性能,结果表明,阶梯收敛槽机械密封在小膜厚、高转速、较低密封压力以及较小静环开槽深度下运行时可获得最优密封性能;但为保证密封端面液膜具有足够的承载力,开槽深度不宜过小。

    • 具有鸟翼轮廓仿生槽的动静压气体轴承静态特性分析

      2023, 48(10):23-29. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.004

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于仿生学原理和几何重构法,在动静压气体轴承上设计具有鸟翼轮廓仿生槽,以提高其承载能力及刚度。运用变分法求解雷诺方程并使用FLUENT软件,对鸟翼轮廓仿生槽动静压气体轴承进行静态特性仿真分析,研究轴颈转速、供气压力、偏心率、槽深以及槽偏角对轴承静态特性的影响。结果表明:在偏心率相同时,随着轴颈转速的增加,轴承承载能力和刚度随之增大,随着供气压力的增加,轴承承载能力逐渐增加、刚度逐渐减小;当气膜厚度一定时,随着槽深的增加,轴承承载能力和刚度呈现先增加后减小的趋势,随着槽偏角的增加,轴承承载能力和刚度呈现先增加后减小的趋势。

    • 斜直线槽液膜润滑端面密封流体动压特性

      2023, 48(10):30-38. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.005

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步探索斜直线槽液膜密封性能变化规律,基于质量守恒空化边界及定义液膜密度比,建立斜直线槽液膜密封流体动压润滑模型,采用有限差分法离散控制方程并求解,对比分析液膜空化理论值与实验值,验证计算准确性,研究操作工况、物性参数和膜厚槽深比对斜直线槽液膜密封流体动压特性影响。结果表明:相比较小倾斜角,较大倾斜角的斜线槽密封有效提升液膜承载能力、增大泄漏量并降低液膜空化率;不同倾斜角时,提高转速或增大压差,均可提升液膜承载能力、增大泄漏量,但两者反向影响液膜空化率;增大介质黏度或减小膜厚槽深比,虽均可提升承载能力、促生液膜空化并降低泄漏量,但其影响规律不尽相同。

    • 轴线倾斜对推力锥润滑特性的影响及修形参数优化研究

      2023, 48(10):39-51. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.006

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:推力锥可抵消斜齿轮啮合所产生的轴向力,简化齿轮箱结构并提高其传动效率,但由于制造和装配等导致的推力锥转子轴线倾斜,严重恶化了推力锥的润滑性能。为探究转子轴线倾斜对推力锥润滑性能的影响以及改善推力锥润滑性能的方法,建立考虑轴线倾斜和锥面局部修形的推力锥点接触热弹流润滑分析模型,研究典型工况条件下轴线倾斜和修形参数对其润滑性能的影响。结果表明:随着转子轴线斜率的增大最小油膜厚度显著降低,锥面两端修圆后最小油膜厚度显著增加,在轴线倾斜较为严重的条件下,锥面修形后的最小油膜厚度增加了150%。通过修形参数的优化分析发现,典型工况条件下推力锥修形宽度占比宜取0.2~0.35,修形深度宜取2~8 μm。研究结果对推力锥的设计和优化具有一定的工程借鉴价值。

    • 等差分布微槽平行滑动轴承油膜承载力分析

      2023, 48(10):52-59. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.007

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升平行滑动轴承的油膜承载力,在平行滑动轴承上加工了间距为等差数列的槽织构,并建立轴承的油膜模型;基于入口吸入理论和连续性方程,对轴承的油膜承载力进行解析计算。解析解表明,在各个槽都空化的前提下,与均匀分布的槽织构相比,槽间距为等差分布的槽织构能提升油膜承载力,且油膜承载力随织构等差分布的公差的增大呈抛物线形式增大。基于Fluent多相流空化模型,计算了带有等差分布微槽轴承的油膜承载力,并结合解析计算和数值计算结果分析不同因素对油膜承载力的影响。结果表明:在满足空化条件时,解析计算与数值计算结果均显示出相同规律,验证了解析计算的正确性;与均布槽织构比较,在不同压差下,等差分布槽织构最大使油膜承载力提升了32.57%,在不同槽深时,等差分布槽织构最大使油膜承载力提升了24.43%,在不同油膜厚度下,等差分布槽织构最大使油膜承载力提升了27.51%。

    • 牙轮钻头径向非对称扁平密封性能研究

      2023, 48(10):60-67. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.008

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高HAR橡胶密封圈寿命,提出一种新的径向非对称扁平密封结构。相比传统对称截面扁平密封圈,径向非对称截面的密封接触面积更小,因而减小了内圈动密封面旋转产生的热量以及磨损。通过试验对比氢化丁腈橡胶(HNBR)与丁腈橡胶(NBR)的性能,选择出合适的橡胶密封圈材料;分别建立径向非对称扁平密封圈与传统对称截面扁平密封圈的有限元模型,对比2种结构的密封性能;在不同的环境压力和温度下对径向非对称扁平密封圈的密封性能进行评价,并在现场进行应用验证。仿真结果表明:径向非对称扁平密封圈接触应力更大,密封性能更优;同时,其Mises应力明显低于传统对称截面扁平密封圈,证明径向非对称扁平密封更适合长期稳定工作。现场应用结果同样验证:在高温高压工况下,径向非对称扁平密封圈密封性能可靠,具有较高的实用价值。

    • 基于多压力变温实验的缸套-活塞环摩擦因数预测研究

      2023, 48(10):68-73. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.009

      摘要 (13) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究内燃机中缸套-活塞环摩擦副在复杂工况下的摩擦因数变化规律,根据实际工况下的温度和压力,使用SRV高温摩擦试验机模拟内燃机系统缸套-活塞环之间的往复式摩擦运动,获得不同温度和压力下的摩擦因数,并测试不同温度下润滑油的黏度。以摩擦接触面温度、载荷和润滑油黏度为输入,摩擦因数为输出,构建BP神经网络预测模型。结果表明,BP神经网络具有较高的预测精度,测试集误差值稳定在1%以内,满足工程精度要求。

    • 航天飞行器用高温密封测试技术研究

      2023, 48(10):74-79. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.010

      摘要 (40) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天飞行器用高温密封的工作环境苛刻,为保障飞行安全需进行密封件性能测试,然而现有的测试设备和方法无法达到理想的高温高压且可变的模拟工作环境。以W形金属密封圈气密性测试为例,设计密封件试验器并搭建高温热密封试验平台;对试验器模型进行瞬态热分析,得到试验器温度场分布和结构总变形;完成W形金属密封圈从室温至740 ℃的多种温度、0~1.2 MPa内外压差工况下的连续、自动化的泄漏率测试。结果表明:试件在试验器内受热均匀,可达到要求的最高温度740 ℃,试验器可承受1.1 MPa内压,在高温工况下无塑性变形;提出的测试技术可有效判定不同W形金属密封圈的密封性能优劣,可实现W形密封件在多种压差、温度工况的气密性测试。

    • 一种空间用微量供油装置研制及性能测试

      2023, 48(10):80-85. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.011

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:润滑是保证空间活动部件性能和寿命的关键,润滑油供给是润滑系统的重要组成部分之一。受限于空间产品结构、体积、质量及不可维修性等制约因素,需要采用结构简单、性能可靠的微量润滑技术。针对空间用微量润滑的服役工况和技术要求,分别研制了空间用微量供油装置样机及配套性能测控系统,并通过供油实验验证其原理正确性及功能有效性;在大气环境、重力条件下对原理验证样机在不同脉冲时长、不同驱动压力和不同油路管径下的供油性能进行测试和评价。设计的微量供油装置以波纹管储油、弹簧储压、微量电磁阀节流的方式进行主动式微量供油,试验表明,该微量供油装置可以实现空间润滑油的微量、多次供给。

    • 基于ISO 13679A系载荷的特殊螺纹接头密封性能仿真研究

      2023, 48(10):86-92. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.012

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于ISO 13679标准和密封性能机制,借助有限元软件对某特殊螺纹接头进行高温和室温环境下A系全包络线载荷试验评价,分析其在服役环境下的密封性能。依据密封性能机制分析不同载荷循环后的密封能与密封能倍数变化规律,并对关键载荷点进行密封性能的对比分析。研究表明:特殊螺纹接头对高温(180 ℃)和室温95%VME(等效应力水平)包络线载荷循环相对敏感,密封面的平均塑性应变是影响接头密封性能的重要因素,一次完整A系循环试验后,特殊螺纹接头密封面上的接触应力和接触长度均减小,接头整体仍能保持气密封性能。运用有限元分析方法可有效模拟ISO 13679 A系试验过程中的受载条件,且密封性能仿真结果与实物试验结果一致。该方法可提高特殊螺纹接头的开发效率,具有替代实物试验的可行性。

    • 沙尘环境模拟箱内颗粒流动与沉降的数值模拟

      2023, 48(10):93-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.013

      摘要 (11) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:沙尘颗粒在摩擦表面的沉积是其影响摩擦性能的重要因素,而使用沙尘环境模拟装置是开展摩擦、磨损实验的主要手段。设计了一种沙尘环境模拟箱,其由沙箱、鼓风机、沙尘通道、隔板、沙尘沉降室及排风口等组成;运用DPM离散相模型对模拟箱内气-固两相流动进行分析,采用欧拉坐标系SST k-ε 湍流模型计算空气流动,采用拉格朗日随机轨道模型计算沙尘颗粒的流动和沉降。模拟结果表明:当其他条件相同时,风速越大,颗粒在沙尘沉降室内的绕流现象越明显;当气相入口速度相同时,通道隔板通孔直径越大,沉降室内沉积的颗粒质量也越大;而当隔板通孔直径一定时,沉积颗粒的质量受气相入口速度影响较大。制作了沙尘环境模拟箱,对仿真结果进行了实验验证。结果表明:沙尘沉降室内摩擦副所在区域的颗粒沉积量和颗粒质量百分比分布与仿真结果吻合较好,验证了自制沙尘环境模拟箱的可行性和有效性。

    • 基于STAR-CCM+的高速角接触球轴承喷油润滑研究

      2023, 48(10):100-106. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.014

      摘要 (37) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:喷油润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,喷油润滑条件下轴承温升特性是影响轴承动态工作稳定性的重要因素。基于两相流理论,以71904C角接触球轴承为研究对象,建立全轴承模型,采用旋转坐标系描述各组件运动,分析滚动轴承在不同参数下喷油润滑的两相流与传热效率的影响规律。结果表明:随着轴承转速增加,轴承搅拌力矩也相应增加,导致轴承内部温度升高;润滑油运动黏度增加,轴承内部流场搅拌力矩增加,导致轴承温度升高;轴承喷油速度增加,内部流场温度呈现先增加后降低趋势,因此存在一个最佳喷油速度使得轴承温升最低。

    • 液黏离合器旋转动密封泄漏特性试验研究

      2023, 48(10):107-113. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.015

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究并改善液黏离合器旋转动密封的泄漏特性,采用Tr1-6Kr-22A变速试验台开展其密封性能试验,对比分析操作参数和结构参数对各个泄漏通道泄漏量的影响规律。结果表明:操纵油泄漏量整体偏大,润滑油泄漏通道受压力影响最小;随着操纵油压力的增加,各泄漏通道泄漏量亦随之上升,但高压工况下泄漏量增势平缓;各泄漏通道泄漏量与转速存在正相关关系,但油压对密封泄漏量影响较转速更为明显;密封环带宽度对泄漏量影响较大,较宽的密封环带可有效降低密封总体泄漏量;采用较宽密封环带的试验工装各个通道泄漏量最小,且受操作参数影响较小,适用于压力波动较大的场合,而在转速波动较大时密封泄漏量出现阶跃特性。

    • 模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

      2023, 48(10):114-119. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.016

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明:基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN(200)面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN(200)面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。

    • 304不锈钢表面离散圆形凹坑液相辅助激光制备及摩擦性能

      2023, 48(10):120-127. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.017

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善304不锈钢耐磨性及润湿性,在空气与液相2种介质下使用激光加工技术在304不锈钢表面制备离散型圆形凹坑织构。借助白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱、接触角测量仪对织构试样表面形貌、元素含量及润湿性进行了表征,并通过摩擦磨损试验考察了织构试样在干摩擦和油润滑下的摩擦学性能。结果表明:空气介质下激光加工增强了试样表面疏水性能,接触角为123.3°;液相辅助激光加工增强了试样表面润湿性,接触角为29.3°;液相辅助激光加工表面的微凹坑分布更加均匀,无明显的氧化及熔融物重铸现象,这是因为液相在激光加工时对试样起到了冷却及保护作用;液相辅助激光加工表面织构在2种摩擦工况下的摩擦因数均最小,且磨损有一定改善。液相辅助激光制备的织构表面较为均匀、无较大的微凸峰,且具有较好的润湿性能,有利于润滑油的存储及铺展,进而改善了界面摩擦行为。

    • 气动流量阀阀座密封性能研究及结构优化

      2023, 48(10):128-136. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.018

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用有限元软件ANSYS 建立气动流量阀阀座密封结构的二维轴对称模型,以流体渗透压力(Fluid Pressure-Penetration)的加载方式模拟阀座密封结构的介质压力负载,研究介质压力、预紧弹簧力、阀座结构参数等对阀座密封结构密封性能的影响。结果表明:弹簧力与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈正相关;密封面外径及斜面倾角与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈负相关;密封面内径不影响最大有效密封压力。利用正交试验对关键密封参数进行了优化,优化后最大有效密封介质压力提高了14.14%,提高了阀座密封结构密封性能,而最大等效应变仅增大1.87%,对密封结构寿命影响很小。

    • 弹性蓄能密封圈结构优化设计及验证

      2023, 48(10):137-142. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.019

      摘要 (42) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以OmniSeal 103A系列弹性蓄能密封圈为参考,提出密封夹套和与密封沟槽配合尺寸设计方法,并对弹性蓄能密封圈的结构进行优化,设计外唇面带有15°斜面的弹性蓄能密封圈JT1和外唇面为圆弧面的弹性蓄能密封圈JT2。设计实验从正反向摩擦力和密封性2个方面对两款弹性蓄能密封圈进行性能验证,并且与OmniSeal 103A系列中同规格密封圈性能进行对比。结果表明:JT1蓄能密封圈很大程度上提升了密封性能并且其抗摩擦性能也没有大幅下降,而JT2蓄能密封圈提升了抗摩擦性能,且密封性基本与OmniSeal蓄能密封圈相当。因此,JT1蓄能密封圈更适用于对密封性要求更高的场合,JT2蓄能密封圈更适用于对抗摩擦性要求更高的场合。

    • 高压环境下弹簧蓄能密封件密封特性分析

      2023, 48(10):143-148. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.020

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究弹簧蓄能密封件在高压环境下的密封性能,构建密封件等效二维轴对称模型,利用ANSYS软件仿真分析高压环境下弹簧蓄能密封的过盈量、唇口角度对其性能的影响;同时进行相同结构下无弹簧蓄能密封的仿真分析,研究弹簧对高压环境下蓄能密封性能的影响。结果表明:在高压环境下,V形弹簧会使峰值接触压力接近油压侧,提高了密封性能;峰值接触应力随过盈量的增加呈现先降低后增加的趋势,随着唇口角度的增加逐渐减小。随油压升高,弹簧蓄能密封峰值接触应力降低,但峰值接触应力仍大于油压,因此在高压环境下弹簧蓄能密封在保持良好密封性能的前提下,能有效地降低接触面摩擦磨损,表明其在高压环境下有着优异的密封性能与寿命。

    • 基于湍流模型的碳环密封泄漏特性数值计算

      2023, 48(10):149-156. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.021

      摘要 (35) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究工况参数对湍流效应下不同轴径碳环密封泄漏特性的影响规律,在层流动力润滑研究的基础上,建立湍流动力润滑理论模型,选用Ng-Pan湍流系数表达式,采用有限差分法对介质流体压力控制方程进行迭代求解,分析碳环密封的泄漏特性。研究表明:在湍流状态下碳环密封的动压效应更加凸显,但在湍流状态下其密封性能劣于层流状态;随着转速增加,2种流态的流场最高压力值均呈非线性发散式增大,而泄漏率整体增加但增幅缓慢;随进口压力增加,2种流态下流场最高压力呈线性收敛式增大,而泄漏率均近似呈相对平行的线性趋势增加;随偏心率增大,流场最大压力均呈现指数式增加,而泄漏率均呈非线性方式增加;在大轴径条件下,考虑湍流效应才更加贴近实际流动状态。

    • 多叶动压气体滑动轴承静态特性的有限差分算法

      2023, 48(10):157-164. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.022

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      摘要:多叶动压气体滑动轴承因其结构简单、摩擦阻力低、旋转精度高和无环境污染等优点,在高速离心分离机、空气压缩机和透平膨胀机等旋转机械中应用广泛。为探究多叶动压气体滑动轴承的静态性能,通过数学变换将三叶动压轴承的气体润滑Reynolds方程转化为标准偏微分方程形式,利用有限差分法和超松弛迭代法进行数值求解,研究气膜厚度和气膜压力分布、承载力、摩擦因数和质量流量等静态性能,随偏心率、预负荷系数、轴承数、长径比及瓦块分布位置的变化规律。结果表明:三叶轴承的承载力和轴颈表面摩擦因数随偏心率和长径比的增加而增加,而偏位角和质量流量随偏心率和预负荷系数的增加则呈现出相反的变化趋势;随着轴承数和预负荷系数的增大,承载力和摩擦因数显著提高,偏位角和质量流量则逐渐减小;瓦块分布位置对三叶动压气体滑动轴承的静态性能影响显著,其中瓦上承载方式的承载力、偏位角和质量流量明显高于瓦间承载方式。

    • 基于相似原理的环瓣式石墨密封泄漏流动特性求解模型

      2023, 48(10):165-172. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.023

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:环瓣式石墨密封因其泄漏通道尺寸微小,导致其建模、网格划分以及计算困难。基于相似原理方法建立环瓣式石墨密封泄漏通道求解模型,采用方程分析法推导环瓣式石墨密封泄漏通道内流体流动相似准则,获得遵循几何相似和力学相似的映射模型,并采用建立的泄漏通道映射模型分析环瓣式石墨密封的泄漏流动特性,并与实际模型计算结果进行比较。研究结果表明:泄漏通道内气体流动相似性可综合采用弗劳德、欧拉、雷诺相似准则表征;映射前后模型相同结构位置处流体压力、速度分布具有较好的一致性。通过映射模型求解的泄漏量与实际模型求解的泄漏量相对误差在误差允许范围内,验证了推导的泄漏通道流体流动相似准则和映射方法的可靠性,为研究环瓣式石墨密封微小泄漏通道泄漏流动特性提供新方法。

    • 多项式结构选择技术构建风电滑动轴承润滑特性代理模型

      2023, 48(10):173-181. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.024

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在模拟滑动轴承润滑特性时,现有的CFD仿真方法计算成本高、耗时长,且不适宜于油膜优化设计中的多次迭代调用。提出采用多项式结构选择技术构建风电滑动轴承润滑特性代理模型,该方法通过遗传智能布点技术遗传样本,减少CFD仿真次数;基于误差减小比率筛选对润滑特性影响大的有效项,剔除影响小的无效项,减少多项式项数来提高风电滑动轴承润滑特性多项式代理模型的效率和精度。该模型实现少而精的多项式拟合润滑参数与润滑特性的强非线性映射关系,所需采集的样本数量少于传统的径向基函数代理模型构建方法,且计算误差小于径向基函数代理模型,为复杂非线性建模提供一条新的研究思路和技术途径。

    • 滑动轴承动压特性的影响因素研究

      2023, 48(10):182-189. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.025

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明:油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。

    • 航空轴承试验台支点轴承故障分析与试验验证

      2023, 48(10):190-197. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.026

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某型航空轴承试验台主轴支点轴承抱轴、外圈断裂故障,开展轴承损伤形貌宏观检查、断裂套圈断口微观理化分析、轴承工作游隙计算分析、润滑检查分析及试验过程中试验数据复查等工作,明确了轴承故障原因为:轴承初始游隙偏小,润滑冷却效果不良,两者共同导致轴承在工作时出现了较大负游隙,滚动体与套圈滚道挤压磨损严重,最终导致轴承抱轴、套圈瞬时断裂。提出加大轴承初始游隙、增加润滑喷嘴喷射速度及改善喷射位置的措施,并开展试验验证。试验结果表明,采取改进措施后轴承润滑冷却效果改善,温升明显降低。

    • 磨损对套管特殊螺纹强度及密封性能的影响

      2023, 48(10):198-202. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.027

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:套管螺纹接头磨损是影响套管柱密封和结构完整性的重要原因之一。由于套管螺纹接头结构特点复杂,目前对套管螺纹接头在磨损工况下的力学性能研究较少。建立TPCQ套管特殊螺纹的有限元模型,分析内压、外压作用下磨损套管螺纹接头的应力分布和密封性能。结果表明:螺纹剩余强度随着磨损深度的增加而降低;当磨损深度达到4 mm时,抗内压强度、抗外挤强度和抗拉强度分别下降了22.9%、26.1%和18.2%,此时密封性能参数小于临界密封性参数,螺纹密封有泄漏风险。提出的方法可以量化评价磨损后套管螺纹接头的剩余强度及密封性能,为套管剩余强度评估和套管强度校核提供理论基础和技术依据。

    • 某发动机复杂油路流场分析及优化设计

      2023, 48(10):203-208. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.10.028

      摘要 (33) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某航空发动机附件齿轮箱“连通折弯式”的复杂油路为研究对象,对油路内部的三维流场进行仿真分析并建立压力-流量模型。基于流场的计算结果,分析齿轮箱进口润滑油流量不足的原因并提出优化方案。结果表明:该发动机因喷嘴结构设计不当,导致齿轮箱油路中局部流通面积较小,局部阻力损失较大,使得油路进口处的润滑油流量偏小。通过对喷嘴结构局部优化,提高了油路中局部流通面积,有效增加了进口的润滑油流量,满足了设计要求。优化后的齿轮箱油路中,压力损失最大的区域在每个喷嘴的喷孔段,但各个管流段压力变化不大,整个油路的压力分布更加合理。建立齿轮箱工作压力范围内的压力-流量的数学模型,为不同进口压力下的润滑油体积流量选择提供了数据支撑

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