滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化

发布时间：2017-04-12 23:19

  本文关键词：滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滑动轴承作为回转轴支撑元件,由于其承载力强,工作平稳可靠,噪音低等诸多优点,在现代旋转机械中得到广泛使用。滑动轴承良好的润滑状态对旋转机械的安全可靠性和稳定性都起着至关重要的作用。当代机械向着高速、轻型方向发展,对滑动轴承-转子系统的静态特性、动态特性分析以及其优化设计变得越来越重要。本文的重点是对滑动轴承润滑状态和动态特性进行了数值分析,并用智能算法对滑动轴承进行了优化,具体包括以下内容： 1.论文对滑动轴承的润滑状态进行研究。分析了滑动轴承动压润滑原理,并推导出了适用于滑动轴承的二维雷诺方程,运用差分原理,针对适用于滑动轴承的二维雷诺方程使用Matlab软件编程对其进行数值求解,并分析了滑动轴承结构参数对其润滑性能的影响,结果表明偏心率或者宽径比的增大均能引起油膜压力的增大。 2.论文对转子-轴承系统的动态特性进行了研究。分析了转子-轴承系统的工作原理及其失稳机理,并研究了在扰动下转子-轴承系统的受力情况和由此产生的动态特性,得出了适用于此种情况的非定常雷诺方程；运用压力扰动法对非定常雷诺方程进行求解,得到了刚度系数和阻尼系数,并分析了轴承结构参数对这八个动力特性系数的影响；对单质量对称弹性转子的失稳转速和稳定性进行了计算和分析,并研究了其结构参数对其失稳转速和稳定性的影响。 3.对滑动轴承进行优化。从承载量系数、摩擦因数和发热量三个方面对流体动压滑动轴承进行优化,通过Matlab遗传算法工具箱对以上三个单目标函数进行优化,根据优化结果得出多目标函数表达式,并最终对多目标函数进行优化求解。优化结果与原数据进行比对,各性能参数均得到提升。
【关键词】：滑动轴承 润滑性能 动态特性 失稳转速 稳定性 优化设计
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 附图索引11-12
• 附表索引12-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 论文研究目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 流体润滑理论研究现状14-15
• 1.2.2 非线性油膜力研究现状15-16
• 1.2.3 油膜动特性及失稳特性研究16-17
• 1.2.4 优化设计方法研究现状17-19
• 1.3 论文主要研究内容19-20
• 第2章 滑动轴承流体动力润滑原理及基本方程20-32
• 2.1 滑动轴承基本结构20
• 2.2 滑动轴承流体动力润滑形成原理及基本公式20-31
• 2.2.1 滑动轴承流体润滑及油膜形成理论20-22
• 2.2.2 雷诺方程的建立22-28
• 2.2.2.1 雷诺方程假设条件22-23
• 2.2.2.2 雷诺方程的推导23-28
• 2.2.2.3 雷诺方程的简化28
• 2.2.3 雷诺方程边界条件28-31
• 2.2.3.1 Sommerfeld边界条件29
• 2.2.3.2 半Sommerfeld边界条件29
• 2.2.3.3 雷诺边界条件29-30
• 2.2.3.4 质量守恒边界条件30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 滑动轴承润滑特性数值分析32-42
• 3.1 滑动轴承雷诺方程的求解32-41
• 3.1.1 雷诺方程的无量纲化32-33
• 3.1.2 二维雷诺方程的求解原理33-36
• 3.1.2.1 求解区域离散化33-34
• 3.1.2.2 雷诺方程离散化34-36
• 3.1.2.3 逐点松弛迭代法36
• 3.1.2.4 收敛准则36
• 3.1.3 雷诺边界条件的引入36-37
• 3.1.4 滑动轴承无量纲雷诺方程的求解37-38
• 3.1.5 滑动轴承无量纲油膜压力分布38-39
• 3.1.6 结构参数对无量纲油膜压力的影响39-40
• 3.1.7 结构参数对无量纲承载力的影响40-41
• 3.2 本章小结41-42
• 第4章 滑动轴承-转子系统动态特性分析42-58
• 4.1 转子-轴承系统动态特性42-51
• 4.1.1 偏心率对无量纲刚度和无量纲阻尼的影响49-50
• 4.1.2 宽径比对无量纲刚度和无量纲阻尼的影响50-51
• 4.2 转子-轴承系统油膜失稳分析51-57
• 4.2.1 转子-轴承系统工作原理51
• 4.2.2 失稳机理51-52
• 4.2.3 失稳转速的计算及稳定性分析52-57
• 4.2.3.1 算例分析55
• 4.2.3.2 结构参数对系统稳定性的影响55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 滑动轴承优化设计58-71
• 5.1 遗传算法介绍58-63
• 5.1.1 遗传算法基本概念58-59
• 5.1.2 遗传算法的优点59
• 5.1.3 遗传算法的基本步骤59-60
• 5.1.4 遗传算法的基本要素60-63
• 5.1.5 遗传算法工具箱63
• 5.2 基于遗传算法的滑动轴承优化设计63-70
• 5.2.1 设计变量的确定63-64
• 5.2.2 目标函数的确定64-65
• 5.2.2.1 承载量系数函数64-65
• 5.2.2.2 摩擦因数函数65
• 5.2.2.3 发热量函数65
• 5.2.3 约束条件的确定65-67
• 5.2.3.1 最小油膜厚度约束条件65-66
• 5.2.3.2 宽径比约束条件66
• 5.2.3.3 比压约束条件66
• 5.2.3.4 相对间隙约束条件66
• 5.2.3.5 润滑油粘度约束条件66-67
• 5.2.3.6 稳定性约束条件67
• 5.2.4 目标函数优化求解67-70
• 5.2.4.1 单目标函数优化67-69
• 5.2.4.2 多目标函数优化69-70
• 5.2.4.3 结果对比70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论与展望71-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读学位期间发表的论文77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 华宁谷;对转子槽磨削加工的改进与提高[J];液压与气动;1985年04期

2 徐光杰;董崇义;靳志贤;陈月文;;单片微机在电机测试中的应用——电机转子质量测试仪[J];电机与控制应用;1991年02期

3 吕全英;高速电主轴转子质量的检测[J];机械工人.冷加工;1999年03期

4 陈慕雄;徐松;;水轮发电机转子现场动平衡试验的实践[J];人民珠江;2010年02期

5 张景峰;;平衡机的安全壳[J];试验技术与试验机;1984年01期

6 肖强;汽轮发电机组振动原因及消除方法[J];陕西煤炭;1995年02期

7 王宗勇,吴敬东,闻邦椿;质量慢变转子-滚动轴承系统的支承松动故障分析[J];中国机械工程;2005年13期

8 林建安;;利用现场动平衡仪对水轮发电机组进行现场动平衡校正[J];水利电力机械;2006年01期

9 ;转子磨床废砂轮的回用[J];机床与液压;1978年04期

10 刘忠贤;;大长径比的水轮发电机转子现场动平衡方法[J];水电站机电技术;1980年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 沈小要;赵玫;荆建平;;不平衡转子弯扭耦合振动特性研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

2 任全年;吕向群;;工程上的消震[A];数学·物理·力学·高新技术研究进展（一九九六·第六期）——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第6届学术研讨会论文集[C];1996年

3 陶继忠;汪法根;;气浮式转子静平衡测量技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

4 于芳;;电机压力铸铝转子质量分析[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年

5 于存荣;李端玲;徐曦;;真空泵爪形转子的平衡方法研究[A];真空工程学术交流会论文集[C];2009年

6 李繁;陈超;贾兵;;超声悬浮陀螺的试验研究[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

7 蒋渤鸥;杨克己;贾叔仕;;动平衡机支承系统的研究[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年

8 万庆;;洪家渡电站2号机组振动与动平衡试验[A];全国水电厂技术改造学习交流研讨会论文集[C];2005年

9 孟欣;曹广忠;;基于线性矩阵不等式的电磁轴承H-inf鲁棒控制[A];第二十四届中国控制会议论文集（上册）[C];2005年

10 张涛;倪伟;叶小婷;;基于电流最小的无轴承永磁电机转子质量不平衡补偿控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 董永乐;滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化[D];兰州理工大学;2014年

2 张海燕;电磁轴承—转子系统的非线性动力学[D];北京工业大学;2002年

3 马豫超;摩托车发动机曲柄连杆机构动平衡测试及数据处理的研究[D];重庆大学;2002年

4 裴延涛;磁悬浮推力轴承机电结构及控制系统研究[D];大连交通大学;2010年

5 张丽;基于支持向量机的磁力轴承控制算法研究[D];武汉理工大学;2011年

6 徐红星;四驱动足纵振复合超声驱动器的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 雷晓菲;混合式磁轴承失效机理及控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 单杰;气浮轴承转子系统动态特性的数值分析[D];哈尔滨工业大学;2012年

9 郭长光;双馈水轮发电机通风槽钢对电机内流体流动的影响研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

  本文关键词：滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：302297