滑动轴承建模和仿真方案
轴承是现代机械设备中一种重要零部件,其主要功能是支撑机械旋转体、降低其运动过程中的摩擦系数、并保证其回转精度。轴承按照摩擦性质可分为滑动轴承和滚动轴承。根据颈和轴瓦间的摩擦状态,滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。本文主要讨论的是液体摩擦滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化,故得到广泛的应用。但是在以下场合,则主要使用滑动轴承:
工作转速很高,如汽轮发电机
要求对轴的支承位置特别精确,如精密磨床
承受巨大的冲击与振动载荷,如轧钢机
特重型的载荷,如水轮发电机
根据装配要求必须制成剖分式的轴承,如曲轴轴承
在特殊条件下工作的轴承,如军舰推进器的轴承
径向尺寸受限制时,如多辊轧钢机
总结为,滑动轴承主要用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。因为滑动轴承摩擦小、效率高、承载能力大、工作平稳、能减振缓冲,但设计、制造、调整、维护要求高、成本高。滚动轴承多用于一般机械。滑动轴承一般指的就是液体动压轴承(EHD)。
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由于EHD涉及到运动、结构、接触和润滑等多个学科,如果没有对应的专业模块,就无法建立精确的EHD仿真模型。Simpack具有专业的EHD模块,能对EHD进行多种方法建模,已经在发动机等产品中得到广泛的应用和验证。
Simpack能在不同复杂程度的模型中建立EHD模型,分析EHD轴承在完整系统中的性能,并能实现完整模型仿真。Simpack根据复杂的边界条件、计算方法和详细程度对共形触点进行仿真,具有以下计算方法:
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Simpack EHD支持完全参数化的模型,很容易在不同方法之间切换;支持圆柱、平面几何之间的接触;具有简单的界面操作以及2D和3D可视化的设置和结果。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1684170044712_t5tqw2.jpg?imageView2/0)
Simpack EHD通过添加通用的几何元件来定义轴承表面,并根据流体特性计算轴承表面之间的相互作用。这些几何单元包括:圆柱形润滑区域、平面润滑区域等,并包含润滑油孔、凹槽等。EHD要求定义润滑特性,定义的动态粘度𝜂=𝑓(𝑝、𝑇𝛾̇) 是 𝑝压力,温度𝑇,剪切速率𝛾̇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。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1684170043616_fnqk2p.jpg?imageView2/0)
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。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1684170043170_1w6zno.jpg?imageView2/0)
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Simpack EHD应用
(1)齿轮传动系
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(2)可倾瓦块轴承
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(3)发动机:主轴承/连杆轴承/销孔轴承
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(4)活塞缸套轴承
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(5)轮盘刹车器/离合器
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