考慮加工誤差的油膜軸承動(dòng)態(tài)性能研究.pdf

1、課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“新型高性能油膜軸承節(jié)流機(jī)理研究（51075409）”。
　　隨著旋轉(zhuǎn)設(shè)備向著高速、重載、精密化方向發(fā)展，設(shè)備的精度要求及運(yùn)行環(huán)境對作為重要基礎(chǔ)支承部件的油膜軸承的性能提出了更高的要求。油膜軸承為提高其性能，軸承與軸頸之間必須采用較小的配合間隙，這使軸承制造過程中產(chǎn)生的誤差與軸承的油膜厚度處于同一個(gè)數(shù)量級上，顯著影響油膜軸承的性能。通過不斷提高軸承加工精度來獲得高性能油膜軸承的途徑會(huì)使生產(chǎn)成本增加，制

2、造周期增長，產(chǎn)品合格率低。為此，本文在已有研究基礎(chǔ)上，引入加工誤差模型，建立了考慮加工誤差的油膜軸承潤滑理論模型。同時(shí)，為了降低加工誤差的影響，將傳統(tǒng)節(jié)流器與伺服可控節(jié)流相結(jié)合提出一種伺服混合可控節(jié)流油膜軸承，引入基于遺傳算法優(yōu)化PID控制器參數(shù)的伺服主動(dòng)控制技術(shù)，對油腔的進(jìn)油液阻進(jìn)行調(diào)節(jié)從而控制油腔中的油壓以提高軸承的性能。通過建立加工誤差對軸承性能影響的累積效應(yīng)數(shù)學(xué)模型，對比分析考慮加工誤差的毛細(xì)管節(jié)流油膜軸承與混合節(jié)流油膜軸承的動(dòng)

3、態(tài)特性，研究加工誤差因素對軸承的性能影響以及對主軸的位置精度、回轉(zhuǎn)精度的作用規(guī)律，以尋求一種既能降低制造成本，又能提高軸承性能的方法，為軸承的性能分析和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　論文的主要工作及成果如下：
　　①在傳統(tǒng)油膜軸承基本潤滑理論基礎(chǔ)上，考慮加工誤差因素對油膜軸承的影響，建立加工過程中產(chǎn)生的尺寸誤差、形狀誤差表達(dá)式，建立加工誤差對軸承性能影響的累積效應(yīng)數(shù)學(xué)模型。以此重構(gòu)油膜間隙函數(shù)、雷諾方程、流量連續(xù)性方程，建立考慮加工誤

4、差的油膜軸承動(dòng)態(tài)特性分析模型。
　?、跇?gòu)建了混合節(jié)流油膜軸承系統(tǒng)。建立混合節(jié)流油膜軸承控制系統(tǒng)及PID控制器參數(shù)優(yōu)化模型。根據(jù)流體潤滑和承載機(jī)理推導(dǎo)油膜軸承油腔內(nèi)、封油面上的油膜力以及主軸動(dòng)力學(xué)方程，建立混合節(jié)流油膜軸承性能分析的數(shù)學(xué)模型。采用遺傳算法對軸承控制系統(tǒng)的PID控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。將加工誤差的數(shù)學(xué)模型進(jìn)入到混合節(jié)流油膜軸承系統(tǒng)中，重構(gòu)軸承性能分析的數(shù)學(xué)模型。
　?、蹖Ρ确治霾豢紤]加工誤差影響情況下，工況條件變化（

5、載荷、轉(zhuǎn)速、粘度）對混合節(jié)流油膜軸承與毛細(xì)管節(jié)流油膜軸承的承載能力、油膜剛度、最小油膜厚度、流量的影響規(guī)律。
　?、芤运欧旌瞎?jié)流與毛細(xì)管節(jié)流油膜為研究對象，對比分析了尺寸誤差、形狀誤差對油膜軸承承載能力、油膜剛度、對象油膜厚度、流量、油膜力分布的影響；研究加工誤差對主軸位置精度、回轉(zhuǎn)精度的影響規(guī)律。
　　⑤設(shè)計(jì)研制了實(shí)驗(yàn)臺，進(jìn)行了軸承誤差數(shù)據(jù)的測量和運(yùn)動(dòng)誤差的分離。通過對比研究仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了考慮加工誤差因素影響的油膜