滑动轴承润滑特性数值分析及优化设计研究

论文摘要

滑动轴承广泛应用于各种旋转机械中,滑动轴承润滑性能对旋转机械的稳定性、安全性以及经济性运行起着非常重要的作用。随着现代机械向大型化、高速化方向的发展,对滑动轴承的润滑性能的分析和优化也越来越重要。本文重点对滑动轴承的润滑性能进行了数值分析和优化设计,主要内容包括：（1）分析了轴承动压润滑原理,建立起研究流体润滑特性的基本方程—雷诺方程,并通过MATLAB软件编程对雷诺方程进行数值求解,分析了滑动轴承参数变化对其润滑性能的影响。（2）对转子-轴承系统的受力情况及油膜失稳机理进行了分析,总结了油膜涡动和油膜振荡随敏感参数的变化规律。根据油膜失稳机理提出了一些油膜涡动和油膜振荡的防治方法。（3）从耗油量、温升和承载能力三个方面来优化流体动压滑动轴承的润滑性能,通过遗传算法先对三个单目标函数进行了寻优求解,根据寻优得到的最优解求出每个单目标的加权因子,实现从单目标到多目标的对轴承综合性能的优化。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的及意义
• 1.2 研究基础与研究现状
• 1.2.1 非线性油膜力的研究基础与研究现状
• 1.2.2 油膜失稳特性研究现状
• 1.2.3 轴承优化设计的研究基础与研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 滑动轴承流体动力润滑原理及基本方程
• 2.1 滑动轴承流体润滑理论及油膜形成原理
• 2.1.1 滑动轴承流体润滑理论的形成
• 2.1.2 润滑油膜的形成原理
• 2.2 雷诺方程的推导
• 2.2.1 流体动压润滑的基本方程
• 2.2.2 雷诺方程的假设
• 2.2.3 根据流体力学原理推导雷诺方程
• 2.2.4 用于向心滑动轴承中的雷诺方程
• 2.3 边界条件的确定
• 第3章 滑动轴承润滑特性数值分析
• 3.1 滑动轴承润滑特性数值分析
• 3.2 差分法求解二维雷诺方程的原理
• 3.2.1 偏微分方程的离散化
• 3.2.2 非其次代数方程的解法
• 3.2.3 收敛准则
• 3.2.4 雷诺边界条件的引入
• 3.3 滑动轴承无量纲油膜力的求解
• 3.3.1 求解过程
• 3.3.2 滑动轴承偏心率变化其滑润滑性能的影响分析
• 3.3.3 滑动轴承宽径比变化对其润滑性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 转子—轴承系统油膜涡动和油膜振荡分析
• 4.1 转子—轴承系统的工作原理
• 4.1.1 转子—轴承系统的工作原理
• 4.1.2 转子—轴承系统的工作运行状态
• 4.2 油膜涡动的“半速”特性和油膜振荡的“锁频”特性
• 4.2.1 油膜涡动的“半速”特性
• 4.2.2 油膜振荡的“锁频”特性
• 4.3 油膜涡动和油膜振荡的特征
• 4.3.1 油膜失稳振动幅值与其载荷及油膜刚度之间的关系
• 4.3.2 油膜振荡发生时的特征
• 4.3.3 油膜涡动和油膜振荡随敏感参数变化的特征
• 4.4 油膜涡动和油膜振荡的预防及消除方法
• 4.5 本章小结
• 第5章 汽轮机滑动轴承的优化设计
• 5.1 优化算法
• 5.1.1 遗传算法的优点
• 5.1.2 遗传算法的执行步骤
• 5.1.3 遗传算法的基本要素
• 5.1.5 遗传算法的基本原理
• 5.2 基于遗传算法滑动轴承优化设计
• 5.2.1 设计变量的确定
• 5.2.2 目标函数的确定
• 5.2.3 约束条件的确定
• 5.3 目标函数的优化求解
• 5.3.1 单目标函数的优化
• 5.3.2 多目标函数的优化
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望与不足
• 参考文献
• 作者简历