1.滑动轴承
轴承是现代机械设备中不可或缺的重要零部件之一,其主要作用是支撑机械旋转体,降低运动过程中的摩擦系数,并确保回转精度。
按照摩擦性质,轴承可以分为滑动轴承和滚动轴承两种类型。根据轴瓦和轴颈之间的摩擦状态,滑动轴承又可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。本文将主要讨论液体摩擦滑动轴承。
绝大部分滚动轴承都已标准化,因此被广泛应用。然而,在以下情况下,滑动轴承是主要选择:
l 工作速度非常快,例如汽轮发电机。
l 要求支承轴的位置特别精确,就像使用精密磨床一样。
l 需要承受极为强烈的冲击和振动负荷,就像轧钢机。
l 重载物品,例如水轮发电机
l 根据装配要求,某些轴承(例如曲轴轴承)必须采用剖分式制作。
l 在特殊条件下工作的轴承,如军舰推进器的轴承
l 在径向尺寸受限的情况下,例如多辊轧钢机。
总的来说,滑动轴承主要应用于高速、高精度、重载、并且要求结构上分段等场合。这是因为滑动轴承具有摩擦小、效率高、承载能力大、运作平稳、减振缓冲等特点。但是,滑动轴承的设计、制造、调整以及维护所需的要求非常高,成本也很高。相比之下,滚动轴承更常用于一般机械中。一般所说的滑动轴承,通常特指液体动压轴承(EHD)。
由于EHD所涉及的学科众多,包括运动、结构、接触和润滑等,如果没有相应的专业模块,就很难建立精确的EHD仿真模型。而Simpack则拥有专业的EHD模块,可以采用多种方法对EHD进行建模,已经在发动机等产品中广泛应用并得到验证。
2.Simpack EHD
Simpack可以建立不同复杂程度的模型来分析EHD轴承在完整系统中的性能,并实现完整模型的仿真。Simpack通过考虑复杂的边界条件、计算方法和详细程度,对共形触点进行仿真,并具备以下计算方法:
l l雷诺方程近似解
l l雷诺方程在线解
l l非润滑接触(干接触)在线解
Simpack EHD提供了完全参数化的模型,并且可以轻松地在不同的方法之间进行切换;它可以支持圆柱和平面几何之间的接触;除此之外,该软件还提供了简单易用的用户界面和2D/3D可视化的设置和结果。
3. Simpack EHD的工作原理
是通过添加通用的几何元素来定义轴承表面,然后根据流体特性计算这些表面之间的相互作用。这些几何元素包括圆柱形润滑区域、平面润滑区域等,其中润滑油孔和凹槽也被包含在内。
EHD要求定义润滑特性,定义的动态粘度=(、̇)是 压力,温度,剪切速率̇的函数或者是常数,温度与系统状态有关,压力和剪切速率与系统状态有关。
流体动力学方法有两种,一是近似雷诺方程方法,对径向轴承动力学进行解析方法描述,考虑错位和混合摩擦,高效的仿真方法,不考虑局部变形或特殊几何形状;二是在线雷诺方程方法,能考虑间隙、润滑粘度、平均表面速度等因素,并能考虑气穴现象。Simpack EHD能考虑表面粗糙度,用Patir和Cheng平均流模型考虑流体力学中的体积流修正,用实测数据或Greenwood-Tripp模型考虑接触压力。
建模完成后,在Simpack后处理中可以查看相应的仿真结果数据,包括接触压力云图、最大压力曲线、磨耗厚度、接触力等。
4.Simpack EHD应用
(1)齿轮传动系
(2)可倾瓦块轴承
(3)发动机:主轴承/连杆轴承/销孔轴承
(4)活塞缸套轴承
(5)轮盘刹车器/离合器
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