一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法技术

本发明专利技术涉及一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，包括以下步骤：步骤1，采用位移传感器测量滑动轴承内转子的轴心轨迹X(t)和Y(t)信号；步骤2，对轴心轨迹信号进行预处理，获取t时刻的油膜厚度h和动载摄动系数K2；步骤3，建立滑动轴承的边界条件，并且根据油膜厚度h、动载摄动系数K2和滑动轴承的边界条件获取t时刻的油膜压力场其中，是滑动轴承油膜的周向角度坐标，z是滑动轴承油膜的轴向坐标。本发明专利技术的有益效果是：为监控滑动轴承中的抽吸空蚀区域和空蚀破坏强度提供了实时有效的在线检测手段。通过实时对滑动轴承内转子的轴心轨迹的测量，获得当前的动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度。承的抽吸空蚀程度。承的抽吸空蚀程度。

【技术实现步骤摘要】
一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法


[0001]本专利技术涉及机械工程领域，尤其是一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法。

技术介绍

[0002]空化现象常常发生发动机的油润滑轴颈轴承中，降低了产品的使用寿命。由于来自曲轴的径向力的周期性波动导致了油膜压力的抽吸变化，在压力较轻的轴瓦上半部分形成空蚀。上半部滑动轴承的供油槽两侧的中心地带形成了两个对称的抽吸空蚀区域,形貌为两个相当大的椭圆形。微射流和冲击波是造成材料表面抽吸空蚀破坏的主要原因，由于不间断的微射流或波冲击，积累了足够的空蚀坑，削弱了滑动轴承表面，空蚀区的材料开始分离脱落。
[0003]随着旋转机械高速化和重载化的发展需求，抽吸空蚀破坏越来越多地发生在动载荷的滑动轴承上。目前尚缺乏对处于运转状态下的动载荷滑动轴承中抽吸空蚀的有效预报的方法，难以根据抽吸空蚀破坏强度安排维护任务。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，采用位移传感器测量滑动轴承内转子的轴心轨迹X(t)和Y(t)信号，其中，X(t)和Y(t)是时间t的函数，X(t)和Y(t)分别代表转子中心O
R
在XO
J
Y坐标系下随时间t发生变化的X和Y坐标值，O
R
是转子中心，O<br/>J
是滑动轴承中心；
[0008]步骤2，对轴心轨迹信号进行预处理，获取t时刻的油膜厚度h和动载摄动系数K2；
[0009]步骤3，建立滑动轴承的边界条件，并且根据油膜厚度h、动载摄动系数K2和滑动轴承的边界条件获取t时刻的油膜压力场其中，是滑动轴承油膜的周向角度坐标，z是滑动轴承油膜的轴向坐标；
[0010]步骤4，根据油膜压力场获取t时刻和油膜位置处的流体微射流速度进而获得t时刻和油膜位置处的抽吸空蚀强度；
[0011]步骤5、随着时间从t＝0推移至t＝t
n
，重复执行步骤1至步骤4，从而获取不同时刻的抽吸空蚀强度的场分布，采用积分算法获得动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度
[0012]作为本专利技术进一步的方案：通过轴心轨迹X(t)和Y(t)信号获取t时刻的油膜厚度h的方式为：
[0013]将轴心轨迹X(t)和Y(t)信号带入公式(1)进行数据处理，获取在t时刻的油膜厚度h；
[0014][0015]其中，c0是滑动轴承的径向间隙。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：通过轴心轨迹X(t)和Y(t)信号获取t时刻的动载摄动系数K2的方式为：
[0017]将轴心轨迹X(t)和Y(t)信号带入公式(1)进行数据处理，获取在t时刻的动载摄动系数K2；
[0018][0019]其中，dX(t)/dt和dY(t)/dt分别为X(t)、Y(t)对时间t的导数。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：步骤3中，对于轴向宽度为L的滑动轴承，建立滑动轴承的边界条件：
[0021](1)在滑动轴承出油口z＝
±
L/2或在滑动轴承进油口油膜压力p等于大气压，流体体积百分比α＝1和空化滑移系数K1＝1；
[0022](2)在滑动轴承的润滑油膜中，形成了三个区域：油膜区域、稳定空化区域和抽吸空蚀区域；在这三个区域内，在某一时刻t，油膜压力p随着z和t的改变而变化，是z和t的函数，表示为
[0023]①
油膜区域：
[0024]②
稳定空化区域：
[0025]③
抽吸空蚀区域:
[0026]作为本专利技术进一步的方案：在步骤3中，根据油膜厚度h、动载摄动系数K2和滑动轴承的边界条件采用有限差分法求解广义雷诺方程，获得时刻t的油膜压力场
[0027]作为本专利技术进一步的方案：广义雷诺方程(3)的具体表达式为：
[0028][0029]式中，R为转子半径，z是滑动轴承油膜的轴向坐标，μ
l
是液体的粘度，p是油膜压力，α是流体体积百分比，h是油膜厚度，其中空化滑移系数K1为流体与空穴界面的滑移系数。
[0030]作为本专利技术进一步的方案：广义雷诺方程(3)中的空化滑移系数K1的表达式为
[0031]式中，μ
a
是气体的粘度。
[0032]作为本专利技术进一步的方案：将油膜压力场带入方程(5)，计算得到在t
时刻和油膜位置处的流体微射流速度
[0033][0034]式中，p
v
是液体的饱和蒸汽压，R
m
是油膜内空化气泡的统计平均半径值，ρ是液体的密度。
[0035]作为本专利技术进一步的方案：将带入方程(6)，计算在t时刻和油膜位置处的抽吸空蚀强度；
[0036][0037]式中，v
crit
为微射流速度的临界值。
[0038]作为本专利技术进一步的方案：微射流速度的临界值v
crit
的表达式为:
[0039][0040]式中，p
y
为滑动轴承材料的屈服强度，B为常数，ρ是液体的密度。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：为监控滑动轴承中的抽吸空蚀区域和空蚀破坏强度提供了实时有效的在线检测手段。
[0042]通过实时对滑动轴承内转子的轴心轨迹的测量，获得当前的动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度。
[0043]可以根据当前的动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度，安排运维任务。不需要停机拆机检测，可以在设备运转下实时监测动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度。
[0044]本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
[0045]图1是滑动轴承的示意图；
[0046]图2是动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法的流程图。
具体实施方式
[0047]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]参考图1，显示了动载荷力W作用下的一个转速为Ω(表面速度为U)的圆柱形滑动轴承,忽略转子沿着轴向的偏斜问题,该滑动轴承包含一个半径为R的转子和一个内半径为
R+c0的滑动轴承。c0是滑动轴承的径向间隙。在油膜收敛区域，油膜的流体动力压力上升到一个峰值，形成主要承载能力。当油膜在发散区域内局部增加其厚度时，油膜压力可能下降到其蒸汽压力，造成润滑油空化现象,在动载荷条件下转子中心位移的扰动导致了滑动轴承抽吸空蚀。流体是指润滑油。
[0049]如图2所示，一种动载荷滑动轴承的抽吸空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用位移传感器测量滑动轴承内转子的轴心轨迹X(t)和Y(t)信号，其中，X(t)和Y(t)是时间t的函数，X(t)和Y(t)分别代表转子中心O
R
在XO
J
Y坐标系下随时间t发生变化的X和Y坐标值，O
R
是转子中心，O
J
是滑动轴承中心；步骤2，对轴心轨迹信号进行预处理，获取t时刻的油膜厚度h和动载摄动系数K2；步骤3，建立滑动轴承的边界条件，并且根据油膜厚度h、动载摄动系数K2和滑动轴承的边界条件获取t时刻的油膜压力场其中，是滑动轴承油膜的周向角度坐标，z是滑动轴承油膜的轴向坐标；步骤4，根据油膜压力场获取t时刻和油膜位置处的流体微射流速度进而获得t时刻和油膜位置处的抽吸空蚀强度；步骤5、随着时间从t＝0推移至t＝t
n
，重复执行步骤1至步骤4，从而获取不同时刻的抽吸空蚀强度的场分布，采用积分算法获得动载荷滑动轴承的抽吸空蚀程度2.根据权利要求1所述的一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，其特征在于，通过轴心轨迹X(t)和Y(t)信号获取t时刻的油膜厚度h的方式为：将轴心轨迹X(t)和Y(t)信号带入公式(1)进行数据处理，获取在t时刻的油膜厚度h；其中，c0是滑动轴承的径向间隙。3.根据权利要求2所述的一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，其特征在于，通过轴心轨迹X(t)和Y(t)信号获取t时刻的动载摄动系数K2的方式为：将轴心轨迹X(t)和Y(t)信号带入公式(1)进行数据处理，获取在t时刻的动载摄动系数K2；其中，dX(t)/dt和dY(t)/dt分别为X(t)、Y(t)对时间t的导数。4.根据权利要求1所述的一种动载荷滑动轴承的抽吸空蚀预报方法，其特征在于，步骤3中，对于轴向宽度为L的滑动轴承，建立滑动轴承的边界条件：(1)在滑动轴承出油口z＝
±
L/2或在滑动轴承进油口油膜压力p等于大气压，流体体积百分比α＝1和空化滑移系数K1＝1；(2)在滑动轴承的润滑油膜中，形成了三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：程峰，王硕，杨世飞，魏春虎，王泽楠，许一凡，
申请(专利权)人：南京凯奥思数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：