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当今滑动轴承机械设备广泛用于电厂、石油化工行业及其他一些行业,且向大型化、高速化、连续化和自动化方向发展,从而滑动轴承机械设备稳定性越来越显得重要。滑动轴承机械设备稳定性中常见故障油膜涡动和油膜振荡的破坏性最大,一旦发生此类故障,造成的直接、间接损失将是十分严重的。作者在总结了前人大量的有关滑动轴承油膜涡动和油膜振荡故障诊断研究工作的基础上,运用转子动力学、理论力学、振动力学、摩擦学理论以及计算机模拟、计算机数据采集分析技术等进行了以下的研究工作:一、导出短圆柱柔性转子一轴承系统油膜涡动状态下振动方程并分析其振动特性,通过实验验证方程所表现出的特性;二、对转子油膜力进行分析,研究油膜涡动状态下油膜力的表达式,并通过计算机模拟验证油膜力表达式的正确性;三、运用振动分析软件研究油膜涡动和油膜振荡形成机理并进行故障诊断,提出油膜涡动和油膜振荡在线消除方法。通过理论分析和实验研究并重的方法,得出以下结论:
1.根据理论力学运动分解原理把轴承转动分解为自转和公转,涡动为公转,轴在涡动基础上的转动为自转,由导出的涡动时轴的振动表达式得出:当轴的实际转速达到转轴系统临界转速1.414倍时,将会产生共振。然后通过实验,选择合适的参数,验证了理论分析的正确性。
2.由N-S方程得到滑动轴承油膜涡动状态下雷诺方程,根据转子运动的合成与分解得到油膜力的解析表达式得出,稳态油膜力的计算式和涡动油膜力的计算式型式相同,只是公式中的转速一个是稳态转速,另一个是同步涡动转速。若稳态转速和同步涡动转速相同时,轴承在同一偏心率下同步涡动和稳态转动的径向和切向油膜力大小应分别相等。涡动状态下径向力与稳态转动时轴承径向力方向相同,但是切向油膜力则方向相反。然后通过CFD计算机模拟软件验证了油膜力解析表达式的正确性。
3.本文通过实验运用振动分析软件VMCRAS研究油膜涡动和油膜振荡的特征,分析了临界转速和轴承间隙比对轴承产生油膜涡动和油膜振荡的影响,进行故障诊断判别,提出防止油膜涡动及油膜振荡的措施,并给出一种新的油膜涡动和油膜振荡在线消除方法。
本文通过对滑动轴承油膜涡动和油膜振荡的理论和实验研究,发现了一种新现象,找到一种新的油膜涡动和油膜振荡在线消除方法,这在以前的文献中还从未有过报道。为今后滑动轴承机械设计、制造和使用提供了丰富的实验资料和理论依据。