考虑圆度误差对滑动轴承转子系统摩擦功率损耗的影响

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滑动轴承转子系统的动力学特性以及摩擦功率损耗与系统的结构参数密切相关,目前有关滑动轴承转子系统动力学的研究大都以系统的名义尺寸进行,并未考虑制造误差对系统稳定性的影响。实际上滑动轴承结构参数的各种误差对转子系统是有影响的,而转子在加工过程中的制造误差也是客观存在的,因此考虑误差对转子系统稳定性影响以及摩擦功率损耗的影响研究很有必要。本文主要研究圆度误差对滑动轴承转子系统摩擦功率损耗的影响。首先建立普通滑动轴承转子系统动力学模型,利用有限差分法求解雷诺方程,得到了油膜压力以及油膜承载力。介绍了滑动轴承转子系统轴心轨迹计算方法以及临界转速判定方法,根据计算的量纲一运行参数Op得到具备普遍性意义稳定性临界曲线,给出了滑动轴承转子系统的摩擦功率损耗曲线。然后,考虑轴承和转子的圆度误差形状分别是单凸台、椭圆、三凸台,将不同圆度误差的轴承和转子进行组合,得到9种圆度误差形状不同的滑动轴承转子系统,再考虑轴承和转子各有两种圆度误差度度,最后得到36种圆度误差不同的滑动轴承转子系统。运用经过验证的理论,得到不同圆度误差的滑动轴承转子系统的稳定性临界曲线和摩擦功率损耗曲线,对不同圆度误差系统的两种曲线进行分析,得出相关结论。为验证此理论分析结果的正确性,课题组专门搭建了滑动轴承转子系统实验台。实验台基于LabVIEW信号采集系统,可实现对转子系统转速、轴心轨迹、频谱及轴振振幅等信号的实时测量与保存。扭矩仪可以实时监测系统的扭矩、转速以及摩擦功率损耗。为了实验需要,同时加工了四根圆度误差不同的椭圆轴,以验证圆度误差对滑动轴承转子系统稳定性以及摩擦功率损耗的影响。论文的最后通过实验验证对理论结果进行验证,分析比较实验数据后认为,实验结果与理论计算结果相符,并对误差进行了分析。本文的研究结果可以为滑动轴承转子系统的误差控制、减少生产成本及降低损耗提供理论参考。
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