油膜的案例
論文推薦 | 燃料泵柱塞油膜摩擦生熱CFD仿真分析
中國船舶集團(tuán)有限公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077
對水下燃?xì)鉁u輪機(jī)動力系統(tǒng)燃料泵柱塞油膜摩擦生熱問題, 結(jié)合流體力學(xué)動網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格方法, 根據(jù)柱塞運(yùn)動方程進(jìn)行用戶自定義函數(shù)編程, 考慮油液的粘溫特性建立燃料泵柱塞油膜仿真計算模型, 并給出了柱塞油膜摩擦生熱建模分析方法。根據(jù)所提出分析方法對柱塞油膜摩擦生熱進(jìn)行了仿真分析, 研究了出口壓力、壁面溫度及轉(zhuǎn)速等參數(shù)對油膜摩擦生熱引起溫度變化的影響規(guī)律。獲得如下結(jié)論: 入口壓力為0.5 MPa時, 出口壓力的變化對油膜溫度上升影響較小, 且油膜頂部位置溫度上升量最大, 在轉(zhuǎn)速為2 250 r/min工況下溫度上升量可達(dá)4 K左右; 2) 在300~373 K范圍內(nèi), 壁面溫度每上升20 K, 油膜頂部溫度上升量降低約50%, 且373 K時油膜頂部溫度上升量僅為300 K時的9.2%; 3) 油膜溫度上升量與轉(zhuǎn)速近似呈線性關(guān)系。
引
言
目前對柱塞油膜的研究大多以仿真方法為主[2-4], 通過求解雷諾方程得到油膜壓力分布, 而對柱塞油膜摩擦生熱引起的溫升研究較少。王智慧等[5]對柱塞油膜進(jìn)行了研究, 采用給定邊界條件, 先后求解雷諾方程和能量方程, 得到溫度分布后再修正油液黏度分布。訚耀保等[6]通過能量傳遞的方法計算油膜溫度分布, 重點(diǎn)分析了轉(zhuǎn)速、工作壓力及入口油溫等因素對油膜溫度的影響。
展開 摩擦副油膜理論簡述
擠壓油膜理論
如果摩擦副之間已經(jīng)形成具有一定厚度的初始油膜厚度，在外載荷的作用下，油膜被擠壓變薄。與此同時，在摩擦副間形成壓力場，此壓力場的合力，可以平衡外載荷力。油膜受擠壓而產(chǎn)生的平衡外載荷力的效果，稱為油膜的擠壓效應(yīng)。
設(shè)有一半徑為R的圓盤，與壁面之間開始形成的油膜厚度為h，在外載力W的作用下，圓盤的油膜受擠壓而變薄，即有一定的流量要從圓盤下向外側(cè)排出，同時在圓盤底面產(chǎn)生了壓力場，此壓場的合力，與外載荷力向平衡。
平面圓盤下油膜的承載能力，與壓下的速度成正比，與油膜厚度的三次方成反比，與油的粘度和圓盤半徑有關(guān)。油膜厚度越薄，其承載能力大幅增加。但當(dāng)載荷越大，作用時間越長，甚至發(fā)生圓盤與壁面的直接接觸，這時油膜擠壓效應(yīng)就沒有作用了。
展開 『分享』新型動靜壓擠壓油膜阻尼器
摘要 為改善傳統(tǒng)動壓擠壓油膜阻尼器油哄力高度非線性的不足，提出了一種新型的動靜壓擠
壓油膜阻尼器結(jié)構(gòu)。在推導(dǎo)出新型動靜壓擠壓油膜阻尼器油驥力近似解的基礎(chǔ)上， 從理論及試
驗上研究了新型動靜壓擠壓油膜阻尼器對柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的控稍能力。
新型動靜壓擠壓油膜阻尼器對柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動的控制.pdf
熱楔油膜基礎(chǔ)理論簡述
摩擦副間即使有油膜存在，由于摩擦表面作相對高速滑動，這種滑動摩擦力所消耗的機(jī)械功，轉(zhuǎn)化成熱能，將油膜溫升而產(chǎn)生熱膨脹，熱膨脹使油膜產(chǎn)生一個附加的壓力場，這個壓力場所構(gòu)成的流體動反力有支承一定外載荷的能力，稱為油膜的熱楔效應(yīng)。
在絕熱條件下探究：
壓差流動所產(chǎn)生的溫升——液流通過間隙時將產(chǎn)生壓降，壓力的損失導(dǎo)致液流的溫升。
剪切流動所產(chǎn)生的溫升——兩相對滑動的平板間，液體剪切流動所產(chǎn)生的摩擦熱，使液體發(fā)生溫升。
壓差流和剪切流聯(lián)合作用下的溫升：
1.壓差流和剪切流互成正交的情況；
2.壓差流與剪切流同向或反向的情況。
油膜的熱楔效應(yīng)，與油膜的厚度有密切的關(guān)系，油膜越薄，溫升就越高，相應(yīng)的承載能力也越大。
展開 
油膜失穩(wěn)故障的三維譜圖
油膜失穩(wěn)故障的三維譜圖
油膜失穩(wěn)故障的三維譜圖
一階臨界轉(zhuǎn)速約為4500r/min,除了油膜振蕩外,還發(fā)生了碰摩故障,由于轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速,故障特征以低頻為主,所以低頻成分以油膜振蕩成分和碰摩引起的低頻為主,此時主要發(fā)生是軸承碰膜故障,屬于自激振動的范疇.當(dāng)把潤滑減小,稍微調(diào)整試驗條件,油膜振蕩不在發(fā)生,此試驗不具有重復(fù)性.
以下是摘錄的書中原話:
大機(jī)組自激振動時有發(fā)生,如軸瓦油膜振蕩, 密封流體激振,氣流激振,摩擦渦動, 轉(zhuǎn)子配合松動,或轉(zhuǎn)子材料彈性滯后自激等.據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)報導(dǎo),這些自激振動有如下特點(diǎn):
1 隨機(jī)性. 因能引發(fā)自激的激勵(大于阻尼力的失穩(wěn)力)一般都是耦然因素引起的,沒有一定規(guī)律可循.
2 振動系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng),即系統(tǒng)存在非線型阻尼元件(如油膜的粘溫特性,材料內(nèi)摩擦).非線性剛度元件(柔性轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)松動等)才足以引發(fā)自激振動,使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)為系統(tǒng)振動能量.
3 自激振動與轉(zhuǎn)速不成比例,一般低于轉(zhuǎn)子的工作頻率,與轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速相符合.只是需要注意,由于系統(tǒng)的非線性,系統(tǒng)的固有頻率會有一些變化.
4 轉(zhuǎn)軸存在異頻渦動
5 振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨即振動成分,而在穩(wěn)態(tài)時波形是規(guī)則的周期振動,這是由于振值過大非線性所致,與一般強(qiáng)迫振動近似的正弦波有區(qū)別.
摘自 大型回轉(zhuǎn)機(jī)械診斷現(xiàn)場實用技術(shù)
[ 本帖最后由 malong 于 2006-8-4 14:24 編輯 ]
圖片附件: [三維譜振圖] Image00013.jpg (2006-8-4 14:18, 90.11 K)
圖片附件: [軸心軌跡圖] Image00011.JPG (2006-8-4 14:18, 79.68 K)
展開 制氧機(jī)油膜渦動故障診斷及排除
圖2 排除故障前3#軸瓦水平徑向振動頻譜
在排除了上述各種故障可能性后，得出診斷結(jié)論：3#葉輪軸存在油膜渦動故障。
3 故障排除
結(jié)論得出后，一方面做停機(jī)檢修前的物資準(zhǔn)備，另一方面設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)運(yùn)行，每小時測一次振動。但由于油膜渦動很容易導(dǎo)致油膜振蕩，所以必須盡快消除該隱患。
制氧機(jī)運(yùn)行至生產(chǎn)資源及準(zhǔn)備條件具備，可以停機(jī)檢修時，在停機(jī)前進(jìn)行了第二次測試，測試數(shù)據(jù)見表1中“第二次測試”，與第一次測試比較幾乎沒有變化。
測試完畢隨即停機(jī)，經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)：增速箱3個齒輪完好；4個葉輪完好；各軸瓦沒有損傷；但3#瓦與軸之間的間隙明顯大于規(guī)定值和其它瓦的間隙值。按設(shè)計提出的參數(shù)要求，瓦與軸間總間隙應(yīng)為120～200μm，但此瓦間隙已達(dá)280μm，由此推測這個過大的間隙就是造成渦動的根源。立即將軸瓦上下兩片的結(jié)合面進(jìn)行了刮研、修磨，使上述間隙降到了180μm。
處理完后，隨即開機(jī)運(yùn)行。首先，主觀感覺比檢修前狀態(tài)變好，特別是異音完全消失了，再按以往測點(diǎn)進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)：各點(diǎn)振動值比處理前略有減小，其中3#葉輪軸瓦振動值見表1中“第三次測試”；再對3#葉輪軸瓦水平徑向振動進(jìn)行頻譜采集，得到如圖3所示的譜圖，從圖中可清晰看出，104Hz的半頻成分已徹底消失。
圖3 排除故障后3#軸瓦水平徑向振動頻譜
盡管油膜渦動在日常的測試中極少遇到，但鑒于它的潛在危害性，而且又不易被發(fā)現(xiàn)，所以要引起特別的重視，尤其對高轉(zhuǎn)速大質(zhì)量的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，在日常監(jiān)測中，要時刻留意半倍頻的信息,以便及早發(fā)現(xiàn)和消除油膜渦動。
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展開 彈性流體動力油膜理論
它研究的主要對象是名義上的線接觸和點(diǎn)接觸的油膜形成和潤滑問題
在重載接觸中，名義上是線接觸或點(diǎn)接觸，實際上受載后的接觸卻發(fā)生在一個較為窄小的面積上。在接觸區(qū)內(nèi)壓力很高，使表面產(chǎn)生相當(dāng)大的彈性變形，同時也使其間的潤滑油粘度大為增加。理論分析和試驗研究證實，在一定的條件下，接觸區(qū)內(nèi)可形成將兩表面完全隔開的油膜。
這類潤滑問題的特點(diǎn)是：要考慮接觸面的彈性變形和潤滑油的粘度變化。
實際上，接觸體表面都不是絕對光滑的，設(shè)兩表面粗糙度的均方根值分別為和
用表示兩表面合成的粗糙度，
用 h 表示兩表面間形成的平均油膜厚度；
則表示彈流油膜比厚，它反映著彈流潤滑的性能。
當(dāng)3" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/images/202205/tZjrtupswVRT5euQNenMAp.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/images/202205/tZjrtupswVRT5euQNenMAp.png?
展開 基于matlab的滑動軸承油膜壓力及動特性系數(shù)求解代碼 ￥15
基于matlab的滑動軸承油膜壓力分析代碼，Reynolds邊界條件，有限差分法、壓力擾動法，可進(jìn)一步求解滑動軸承油膜剛度和油膜阻尼。
對相關(guān)參數(shù)賦值后，先運(yùn)行dispressure.m文件，即可求出油膜壓力分布，然后運(yùn)行其他文件，即可求得油膜剛度等動特性系數(shù)。
動壓支承的油膜理論——滑動軸承設(shè)計的理論基礎(chǔ)
2.徑向滑動軸承
轉(zhuǎn)動軸被支承在軸瓦內(nèi)，并有一很小的間隙，如果有一載荷施加在軸頸上，軸載軸承內(nèi)將產(chǎn)生偏心，軸轉(zhuǎn)動時，就形成收斂-擴(kuò)散的間隙，建立起一層油膜以支承載荷。
徑向滑動軸承與斜面滑塊動壓支承的最大不同點(diǎn)是油膜腔的形狀。斜面動壓支承的油膜腔呈收縮形，沒有擴(kuò)散段，邊界條件十分明確，進(jìn)口和出口處的壓力均為環(huán)境壓力；而徑向滑動軸承的油膜腔的徑向厚度h是轉(zhuǎn)角的連續(xù)函數(shù)，它有收縮段，也有擴(kuò)散段，而且是首尾相連。在收縮段可以形成動壓力場，其分布規(guī)律類似于斜面滑動支承，但擴(kuò)散段的流動情況復(fù)雜，使確定邊界條件帶來一定困難。
展開 彈流潤滑擠壓油膜動態(tài)過程仿真 ￥1000
<p>直徑為5mm的球在平板盤上進(jìn)行滑動，盤面均布直徑0.05mm，深度0.05mm的圓孔，圓心間隔0.1mm，為節(jié)約計算量，板厚假定為3mm，板的長和寬定義為20mm×15mm，小球初始圓心在x-y平面坐標(biāo)位置為(2.5mm，7.5mm)，幾何模型如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/fdbdfa3e3dd344f782749a3c48b791f8.png" alt="圖片1.png"></p><p> 初始條件和邊界條件描述如下：盤的初始位移為0，小球給定向右移動的速度，速度可以任意定義，盤的四個側(cè)面定義法向約束，底面定義為固定約束，小球和盤面之間定義了接觸條件，摩擦系數(shù)定義為0.05，油膜定義為整個盤面表面，油膜四周邊界定義為壓力出口邊界，初始壓力為0?？紤]盤面上存在多個孔隙，孔隙定義為圓形形狀，孔隙直徑為0.05mm，孔隙深度定義為0.05mm，孔隙間距定義為0.1mm。小球受到上部擠壓荷載為5N。
展開 油膜失穩(wěn)故障的非線性特征分析
摘 要: 以多自由度轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為對象,運(yùn)用模態(tài)降階和變步長的Newmark 積分方法分析了油膜力分別按短軸承理論和
長軸承理論計算時的非線性振動特征,同時分析了轉(zhuǎn)子不平衡量的大小和轉(zhuǎn)速對軸頸振動的渦動軌跡、頻譜及其穩(wěn)定性
的影響。
關(guān)鍵詞: 非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng);油膜振蕩;不平衡量
油膜失穩(wěn)故障的非線性特征分析.pdf
擠壓油膜阻尼器簡介
擠壓油膜阻尼器（Squeeze Film Damper，簡稱“SFD”）是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新技術(shù)，到了80年代得到較快的發(fā)展。由于其減振效果顯著，占用空間小，故首先在航空發(fā)動機(jī)上得到應(yīng)用，目前以成為減小發(fā)動機(jī)振動的典型設(shè)計。
SFD基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，將滾動軸承的外環(huán)與軸承座間的過盈配合改為適當(dāng)?shù)拈g隙配合，并在滾動軸承外環(huán)過盈配裝一個套作為SFD的內(nèi)環(huán)，用銷釘或鼠籠式彈性支承限制這一內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)動，在間隙中充滿滑油，軸頸渦動擠壓內(nèi)外環(huán)之間的滑油，通過滑油的粘性阻尼，將動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而起到減振的作用。
圖1 SFD結(jié)構(gòu)簡圖
圖2 多孔環(huán)SFD
圖3 彈性環(huán)式SFD
圖4 浮環(huán)式SFD
SFD有兩種基本形式，即所謂的同心型和非同心型。同心型結(jié)構(gòu)有定心彈簧（一般為鼠籠彈性支承），轉(zhuǎn)子的重力假設(shè)可以被彈性支承初始恢復(fù)力所平衡，因此在分析轉(zhuǎn)子的動力特性時可略去重力的影響，且在大部分情況可假設(shè)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)軌跡為圓。對于非同心型擠壓油膜阻尼器則必須考慮重力的影響（立式轉(zhuǎn)子除外），轉(zhuǎn)子的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)軌跡也不能假設(shè)為同心圓，故分析起來要復(fù)雜得多。
SFD盡管具有明顯的減振效果，但如果設(shè)計不好或轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡惡化，油膜力的非線性會大大增加，因而會導(dǎo)致許多有害的非線性響應(yīng)，如轉(zhuǎn)子的非協(xié)調(diào)進(jìn)動、雙穩(wěn)態(tài)跳躍、和過不了臨界轉(zhuǎn)速“鎖死”等情況。為了克服上述不足，目前出現(xiàn)了多種改進(jìn)型的SFD，如圖2~圖4分別所示的多孔環(huán)SFD、彈性環(huán)式SFD和浮環(huán)式SFD等，可以較大程度上避免由于SFD非線性因素帶來的危害響應(yīng)。
（來源：天津大學(xué) 作者：高天）
展開 靜壓支承油膜理論簡述
靜壓支承的關(guān)鍵問題在于，當(dāng)外負(fù)載力發(fā)生變化時，如何保證支承面上的流體動反力（即承載能力）也隨之發(fā)生變化，使二力始終保持在允許的油膜厚度下相平衡，既不使支承面發(fā)生固體接觸，也不能讓支承面產(chǎn)生過大的間隙從而造成大量泄漏。
辦法就是在油腔進(jìn)口前裝阻尼器，使支承具有雙重阻尼，（即進(jìn)口固定阻尼與支承面密封帶可變間隙阻尼的串聯(lián)），實質(zhì)上是一個具有壓力反饋的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，支承面同時具有三個作用：
1.支承外負(fù)載力的作用
2.力—位移傳感器的作用
3.可變間隙阻尼器的作用
動態(tài)調(diào)節(jié)過程為：當(dāng)外負(fù)載力增加時，破壞了外負(fù)載力與流體支承反力的平衡，支承面密封帶處的油膜厚度便要減?。慌c此同時，由于間隙減小使得支承面的間隙處液阻增加，泄漏量減少，從而使油腔中的壓力提高，（這是由于串聯(lián)使通過固定阻尼器的流量與通過支承面密封帶可變間隙阻尼的泄漏流量是相等的，故通過固定阻尼器的流量也隨之減小，從而降低了固定阻尼兩端的壓降，使油腔內(nèi)的壓力提高），使支承面的流體動反力相應(yīng)提高，從而達(dá)到新的外負(fù)載力與支承面流體動反力，在新的油膜厚度下，達(dá)到新的平衡。
注：通過阻尼器的流量與阻尼器前后壓差呈正比
展開 『分享』非線性油膜支承裂紋轉(zhuǎn)子振動特性分析
關(guān)鍵詞: 裂紋轉(zhuǎn)子; 故障診斷; 油膜力; 軸承; 動力學(xué)模型
非線性油膜支承裂紋轉(zhuǎn)子振動特性分析.PDF
轉(zhuǎn)速數(shù)對滑動軸承動力學(xué)系數(shù)影響研究
圖6是不同轉(zhuǎn)速下的二維油膜壓力分布，從圖6(a)～6(l) 可以看到，隨著轉(zhuǎn)速的增大軸頸中心會隨之變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min 時最小油膜厚度為0.1832mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到5000r/min時最小油膜厚度增大到0.4283mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到12000r/min時最小油膜厚度增大到0.4794mm; 同時油膜壓力分布和油膜壓力幅值都有著顯著的變化。
為了進(jìn)一步得出油膜壓力分布情況，本文進(jìn)行計算了轉(zhuǎn)速1000r/min到轉(zhuǎn)速12000r/min共計12 種三維油膜壓力分析，并相應(yīng)得出三維油膜壓力的俯視圖和切片圖，如圖 7 所示。
圖7(a) 可以看到，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min時偏心率為0.6335，最大油膜壓力為44.278kPa; 圖47(e) 為轉(zhuǎn)速5000r/min時最大油膜壓力分布圖，此時偏心率為0.1434，從圖中可以看到最大油膜壓力為30.7145kPa；圖7(h) 為轉(zhuǎn)速8000r/min時最大油膜壓力分布圖，此時偏心率為 0.0739，從圖中可以看到最大油膜壓力為 30.4314kPa；圖7(l) 為轉(zhuǎn)速12000時，此時偏心率為0.0413，最大油膜壓力為30.3126kPa。
通過以上分析得到：隨著轉(zhuǎn)速的增大，最大油膜壓力減??；存在一個臨界轉(zhuǎn)速5000 r/min，當(dāng)轉(zhuǎn)速小于5000 r/min 時，增大轉(zhuǎn)速時最大油膜壓力會有較大變化；當(dāng)轉(zhuǎn)速大于5000r/min時，偏心率小于0.1，轉(zhuǎn)速再增大只會引起偏心率微弱減小，最大油膜壓力也會有微弱減小。
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