关于轴承油膜力模型

hustxyong · 发表于 2010-9-29 21:00

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导轴承油膜力是转子动力学中非常重要的研究内容之一。最近研究Muszynska所著的“Rotordynamics”一书时，看到她提出的定转子间流体力模型(第四章)。其中4.11章讨论了此模型参数与经典线性油膜力系数之间的关系，已经看到很多讨论水电机组密封的模型时用到这个模型，但是有一个困扰我的问题是，这个模型是否适用于分析水电机组的导轴承。文中作者提到模型适用于转轴属于中低偏心程度，高速或轻载的轴承。水电机组一般立式布置，导轴承不承重，可否理解为轻载？我认为是这个模型的适用的，请教各位做过这方面研究的前辈

ijiangnan · 发表于 2010-10-3 18:14

这个问题太专了吧，最好还是问问老师同学什么的，一般人很难接触到相同内容

luohu · 发表于 2010-10-3 20:26

看到前辈们的问题这么专业
小弟惶恐啊

hustxyong · 发表于 2010-10-8 08:16

唉，我也是苦于身边暂时没有可以交流的老师和同学啊

guiqing_chen · 发表于 2010-10-9 00:34

对于立式的混流式水电机组，导轴承与卧式的（如汽轮机）的受力情况完全不一样，形成的油膜形状及油膜力自然就不一样了。

guiqing_chen · 发表于 2010-10-9 00:42

工程上一般利用的是油膜刚度，不管是几个系数的表达式。导轴承处的刚度是由油膜刚度和轴瓦刚度串联而成的。

hustxyong · 发表于 2010-10-11 10:38

guiqing_chen 发表于 2010-10-9 00:34

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对于立式的混流式水电机组，导轴承与卧式的（如汽轮机）的受力情况完全不一样，形成的油膜形状及油膜力自然 ...

立式与卧式布置轴承应该只相差一个轴系本身的重力。Muszynska虽然是从研究汽轮机轴承总结出的这个油膜力公式，但是我感觉其得到的结论应该是适合有连续油膜润滑的一般旋转机械的。在研究密封影响的时候这个公式是已经得到认可了的

hustxyong · 发表于 2010-10-11 10:38

guiqing_chen 发表于 2010-10-9 00:42

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工程上一般利用的是油膜刚度，不管是几个系数的表达式。导轴承处的刚度是由油膜刚度和轴瓦刚度串联而成的。

您说的很对，不管用什么表达式，我们更关心的是轴承力中几个系数的取值，以及系数随各种因素的变化规律，之所以研究Muszynska的轴承油膜力公式就是因为她提供了一个往这方面考虑的思路。

qiandashuai · 发表于 2010-10-11 11:37

本帖最后由 qiandashuai 于 2010-10-11 11:39 编辑

从油膜力推导的过程来说，油膜力解析或近似解析表达式的获得都是以轴承间隙内润滑介质的雷诺方程为基础，考虑相应的边界条件得到的。通常在转子动力学中应用的雷诺方程都是考虑了流量连续方程、牛顿粘性定律，对油膜微元体进行受力分析得到的，中间有基于一系列假设，其中就忽略了润滑介质的惯性。因此，如果不考虑流体在轴承间隙内流动时的重力、惯性力等，那么任一基于此雷诺方程的油膜力模型都适用于立式转子的滑动轴承，都可以直接拿来用，差别仅表现在轴承载荷很小。
在立式转子系统中，如楼主所述的水电机组轴系，虽然重力不再直接作为径向载荷作用在滑动轴承上，但往往还存很多其他径向或横向载荷，例如水轮机受到流体的作用力、传动轴系的横向作用力，甚至轴系安装不对中、联轴器咬合不均等都可能造成附加载荷，因此实际的轴系往往并非完全理想化的径向载荷为零或很小。因此在研究时如何考虑，需要慎重对待。西交大袁小阳老师曾提到说他们在做水电机组轴承特性分析时通常是考虑在某一载荷作用的。
另外的一个问题是：对于立式轴系这样的轻载或者“超轻载”、甚至“零载”系统，润滑油流动到底是什么样子的，重力对其流动的影响能不能忽略？

guiqing_chen · 发表于 2010-10-12 17:43

具有独立油槽的导轴承采用的是自身泵油循环冷却系统。滑转子下缘开油孔向轴瓦供油，靠旋转的离心力，使上浮的热油进入，然后靠自重流回冷却器进行循环和冷却。

yejet · 发表于 2010-11-14 07:41

hustxyong 发表于 2010-9-29 21:00

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导轴承油膜力是转子动力学中非常重要的研究内容之一。最近研究Muszynska所著的“Rotordynamics”一书时，看 ...

Muszynska具体的适用条件个人还真没特别注意过
不过该模型是通过实验加上数值仿真得到的
实验模型和数值仿真模型是一致的，就是一个光轴和套筒结构的最简轴承
数值仿真则是采用Phoenics软件进行流场模拟，然后对压力分布进行处理获得

要知道他的适用条件，主要看它实验的转速范围、载荷范围等，当然这里需要用相识性理论来考虑其结构尺寸的问题
上面所说的参数你可以找找NASA的报告，好像是88年左右的吧
以前我有这个报告，现在一下子找不到了

yejet · 发表于 2010-11-14 07:46

hustxyong 发表于 2010-10-11 10:38

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立式与卧式布置轴承应该只相差一个轴系本身的重力。Muszynska虽然是从研究汽轮机轴承总结出的这个油膜力公 ...

这个模型目前在密封动力学研究中确实是用的比较多的，但是其准确性目前还没有看到实验方面的验证，所以说还只能认为是应用作广泛的，而不能说他是被大家认可的，原上交的孟光院士就不是非常认同这个模型，他认为多控制体模型在分析转子密封问题中可能更加有效。

至于这个模型在油轴承的应用，就很少看到了

yejet · 发表于 2010-11-14 07:57

qiandashuai 发表于 2010-10-11 11:37

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从油膜力推导的过程来说，油膜力解析或近似解析表达式的获得都是以轴承间隙内润滑介质的雷诺方程为基础，考 ...

个人没做过水轮机方面的问题，对其结构不是很了解
不过对你的表述，个人有一点不太赞同
”如果不考虑流体在轴承间隙内流动时的重力、惯性力等，那么任一基于此雷诺方程的油膜力模型都适用于立式转子的滑动轴承，都可以直接拿来用，差别仅表现在轴承载荷很小。“
之所以目前会有这么多不同的轴承有魔力模型，其中一个很重要的问题是有轴承的结构决定的，也就是结构方面的假设是不一样的，包括长轴承假设、短轴承假设等等，不同的假设适用条件是不一样的。

另一个问题，油膜力模型建立的另一个重要的假设就是其形成和破裂条件的假设，比如全周油膜假设、半周油膜假设；这些假设是否满足轻载条件下的油膜流动状态值得思考

qiandashuai · 发表于 2010-11-14 08:21

yejet 发表于 2010-11-14 07:57

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个人没做过水轮机方面的问题，对其结构不是很了解
不过对你的表述，个人有一点不太赞同
”如果不考虑流 ...

谢谢关注！
我的意思可能没有表达清楚。对于实际结构不同的轴承，当然采用不同的油膜力模型能更准确地描述其特性，长轴承、短轴承模型都具有其适用的对象。我的意思主要是想说立式轴系中的滑动轴承与卧式轴系中滑动轴承相比，并没有什么特殊的处理方法。同样的轴承，当用在卧式或者立式轴系中时，现在的处理方法没有什么不同；如果我们再认为油膜结构形态和变化过程中用到的假设、前提是一致的，那么能够用在卧式轴系的油膜力模型，当然适用于相应的立式轴系。
不过，问题就在于您最后提到的，这些假设和前提在立式和卧式中的适用程度是不是一样的？立式状态下的油膜形态能不能认为和卧式状态是一样的？差别能有多大？我一直都有这方面的怀疑，也是困惑。

hustxyong · 发表于 2010-11-14 20:25

yejet 发表于 2010-11-14 07:41

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Muszynska具体的适用条件个人还真没特别注意过
不过该模型是通过实验加上数值仿真得到的
实验模型和数值 ...

感谢您提供的思路，我一直想知道这个模型能不能用，NASA88年的报告不知道能不能找到，我试试看。还从校董aspen那要了作者的Email，发了邮件询问，可惜没有回音，可能是问的不太清楚和恰当吧。

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