考慮加工誤差的油膜軸承動態(tài)性能研究.pdf

1、課題來源于國家自然科學基金項目“新型高性能油膜軸承節(jié)流機理研究（51075409）”。
　　隨著旋轉設備向著高速、重載、精密化方向發(fā)展，設備的精度要求及運行環(huán)境對作為重要基礎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生的誤差與軸承的油膜厚度處于同一個數量級上，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使生產成本增加，制

2、造周期增長，產品合格率低。為此，本文在已有研究基礎上，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，為了降低加工誤差的影響，將傳統節(jié)流器與伺服可控節(jié)流相結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控制器參數的伺服主動控制技術，對油腔的進油液阻進行調節(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數學模型，對比分析考慮加工誤差的毛細管節(jié)流油膜軸承與混合節(jié)流油膜軸承的動

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計提供依據。
　　論文的主要工作及成果如下：
　?、僭趥鹘y油膜軸承基本潤滑理論基礎上，考慮加工誤差因素對油膜軸承的影響，建立加工過程中產生的尺寸誤差、形狀誤差表達式，建立加工誤差對軸承性能影響的累積效應數學模型。以此重構油膜間隙函數、雷諾方程、流量連續(xù)性方程，建立考慮加工誤

4、差的油膜軸承動態(tài)特性分析模型。
　?、跇嫿嘶旌瞎?jié)流油膜軸承系統。建立混合節(jié)流油膜軸承控制系統及PID控制器參數優(yōu)化模型。根據流體潤滑和承載機理推導油膜軸承油腔內、封油面上的油膜力以及主軸動力學方程，建立混合節(jié)流油膜軸承性能分析的數學模型。采用遺傳算法對軸承控制系統的PID控制器參數進行優(yōu)化。將加工誤差的數學模型進入到混合節(jié)流油膜軸承系統中，重構軸承性能分析的數學模型。
　?、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、轉速、粘度）對混合節(jié)流油膜軸承與毛細管節(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、回轉精度的影響規(guī)律。
　?、菰O計研制了實驗臺，進行了軸承誤差數據的測量和運動誤差的分離。通過對比研究仿真與實驗結果驗證了考慮加工誤差因素影響的油膜