CN113742978A - 一种极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法 - Google Patents

一种极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法 Download PDF

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孙帆
韩飞
黄殿彬
詹士伟
王发坤
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Abstract

本发明公布了一种极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效的预测方法。此方法为，让带有倾斜角度的静压推力轴承转动并平稳运行一段时间达到热平衡后，使用数据采集装置收集压力传感器、温度传感器和位移传感器所读取的相应的油腔压力、油膜温度和油膜厚度等数据，使用ANSYS软件对其进行前处理并设定其边界条件，进行静压推力轴承失效分析。便可得到极端工况下油腔压力场、油膜温度场和油膜厚度的分布情况，即可确定静压推力轴承温度最高，压力最大和油膜厚度最薄的位置，该位置即为极端工况下摩擦副极易出现干摩擦、全局油膜破裂和发生摩擦失效的位置，进而实现极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效的预测。

Description

一种极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测 方法
技术领域
本发明公布了一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，属于轴承失效预测领域。
背景技术
我国对大型机械设备的性能要求越来越高。作为大型机械设备核心的新型液体静压推力轴承的优化刻不容缓，在高转速大负载的情况下，极容易出现油膜局部厚度变薄，温度过高和压力变大的情况，导致局部摩擦和干摩擦的现象。因此为了解决使静压推力轴承的转速更快，承载更大，对摩擦失效的预测是很有必要的。
发明内容
一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，本发明可以通过以下步骤实现：
步骤A、液体静压旋转工作台极端工况的设置
本文使用Q1-224型静动压混合支承实验平台，额定载荷为0-12t。设置旋转工作台处于 12t-182.3/min的极端工况；
步骤B、油垫倾角的设置
调节油垫底部的精密螺旋使其倾斜，固定好油垫倾角；
步骤C、旋转工作台转速的调整
利用静压装置将工作台和负载顶起，启动电机，使用电气控制柜使旋转工作台达到极端工况下的转速；
步骤D、数据采集
在工作台转动并平稳运行一段时间后，数据采集装置收集压力传感器、温度传感器和位移传感器所读取的相应的油腔压力、油膜温度和油膜厚度等数据；
步骤E、油膜几何模型的建立及网格划分
将所收集到的数据导入ANSYS软件中，建立间隙油膜的几何模型并对其进行网格划分，得到符合计算精度的网格；
步骤F、边界条件的设定
对进油口IN、出油口OUT、交界面、壁面WALL和ROTATE进行设定及边界条件设置；
步骤G、数据的输出及分析
数据经过ANSYS处理之后，便可得到极端工况下油腔压力场、油膜温度场和油膜厚度的分布情况。
步骤H、实现摩擦失效预测
通过ANSYS数据分析即可确定极端工况下液体静压推力轴承的温度最高，压力最大和油膜厚度最薄的位置，该位置即为极端工况下摩擦副极易出现干摩擦、全局油膜破裂和发生摩擦失效的位置，进而实现极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效的预测。
发明效果
通过此方法，可以对极端工况下液体静压推力轴承的摩擦失效进行预测，及时发现可能出现的局部摩擦和干摩擦，防止出现油膜破裂，轴承出现干摩擦导致轴承受损的现象。为以后工业上液体静压推力轴承的使用和检修提供了方法依据。
附图说明
图1为流程图。
图2静压推力轴承油腔。
图3静压推力轴承油膜。
图4静压推力轴承油膜网格划分图。
图5静压推力轴承油膜间隙形貌图。

Claims (6)

1.本发明为一种极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法。
本发明可以通过以下步骤实现：
步骤A、液体静压旋转工作台极端工况的设置
本文使用Q1-224型静动压混合支承实验平台，额定载荷为0-12t。设置旋转工作台处于12t-182.3/min的极端工况；
步骤B、油垫倾角的设置
调节油垫底部的精密螺旋使其倾斜，固定好油垫倾角；
步骤C、旋转工作台转速的调整
利用静压装置将工作台和负载顶起，启动电机，使用电气控制柜使旋转工作台达到极端工况下的转速；
步骤D、数据采集
在工作台转动并平稳运行一段时间后，数据采集装置收集压力传感器、温度传感器和位移传感器所读取的相应的油腔压力、油膜温度和油膜厚度等数据；
步骤E、油膜几何模型的建立及网格划分
将所收集到的数据导入ANSYS软件中，建立间隙油膜的几何模型并对其进行网格划分，得到符合计算精度的网格；
步骤F、边界条件的设定
对进油口IN、出油口OUT、交界面、壁面WALL和ROTATE进行设定及边界条件设置；
步骤G、数据的输出及分析
数据经过ANSYS处理之后，便可得到极端工况下油腔压力场、油膜温度场和油膜厚度的分布情况。
步骤H、实现摩擦失效预测
通过ANSYS数据分析即可确定极端工况下液体静压推力轴承的温度最高，压力最大和油膜厚度最薄的位置，该位置即为极端工况下摩擦副极易出现干摩擦、全局油膜破裂和发生摩擦失效的位置，进而实现极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效的预测。
2.根据权利要求1所述的一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，其特征在于旋转工作台油垫可倾。
3.根据权利要求1所述的一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，其特征在于使用的旋转工作台是Q1-224型静动压混合支承实验平台。
4.根据权利要求1所述的一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，其特征在于工作台上有5个温度传感器，5个压力传感器，5个位移传感器。
5.根据权利要求1所述的一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，其特征在于数据采集器采集到的数据使用ANSYS软件进行处理分析。
6.根据权利要求1所述的一种在极端工况下油垫可倾式液体静压推力轴承摩擦失效预测方法，其特征在于润滑油的型号为46#液压油。
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