油膜轴承的基础知识一、什么是油膜轴承？油膜轴承是液体摩擦轴承的一种形式；按润滑系统供油压力的高低可分为静压轴承、静—动压轴承、动压轴承，通常习惯称动压轴承为油膜轴承。
油膜轴承由锥套、衬套、滚动止推轴承、回转密封、轴端锁紧装置等部分组成；或者说是轧辊一端所安装的全部零、部件的统称。
油膜轴承（动压轴承）是一种流体动力润滑的闭式滑动轴承。
在轴承工作时，带锥形内孔的锥套（锥度约1：5的锥形内孔与轧辊相联接）与轴承衬套（固定在轴承座内）工作面之间形成油楔（即收敛的楔形间隙）；当轧辊旋转时，锥套的工作面将具有一定粘度的润滑油带入油楔，润滑油产生动压力；当沿接触区域的动压力之和与轴承上的径向载荷相平衡时，锥形轴套与轴承衬套被一层极薄的动压油膜隔开，轴承在液体摩擦状态下工作。
动压轴承的压力分布是不均匀的，而且，由于相对间隙、滑动速度、润滑油粘度及锥、衬套的表面变形等不同而不同，其峰值压力区越小（即压力分布尖锐）承载能力就越低。
美国的摩根工程公司研制的Morgoil油膜轴承是其技术发展的典型代表，太原重工则是国内制造大型油膜轴承的唯一生产厂家。
二、油膜轴承形成的机理动压轴承油膜的形成与轴套表面的线速度、油的粘度、间隙、径向载荷等外界条件有密切关系。
可用雷诺方程描述：—油的绝对粘度—轴套表面的线速度★动压轴承（油膜轴承）保持液体摩擦的条件：1、楔形间隙、即h-hmin≠常数2、足够的旋转速度v3、合适的间隙4、足够的粘度、适当的纯净润滑油5、轴套外表面和轴承衬的内表面应有足够的精度和光洁度在可逆式中厚板轧机上能否使用油膜轴承，在最大载荷的前提下取决于最低的咬入速度和轧制节奏；中厚板轧机的油膜轴承使用的均为高粘度的润滑油，油膜的消失滞后于轧机的制动，只要轧机可逆运转的间隔时间小于油膜消失的时间，油膜轴承就能满足使用。
三、油膜轴承的发展二十世纪三十年代美国摩根工程公司首先把油膜轴承应用于轧机上至今，油膜轴承的技术已发生了巨大的进步。
考虑非线性油膜力的裂纹转子动力学特性仿真
随着运用于机械技术的要求不断增加，油膜力的影响越来越重要。
在许多运动机械系统中，如航空发动机、汽车发动机、涡轮机以及液压闭环系统等，都必须考虑其微小摩擦力作用。
油膜力作用与流体设备结构、粘度和线速度有关，特别是对球门阀、压力胶环以及各种血管和密封件等，都有重要的意义。
考虑到油膜力影响，转子的动力学尤为重要，以理解其轴向加载场的大小和特性。
本文采用非线性油膜力考虑裂纹转子动力学特性仿真。
以圆柱型转子为例，建立数学模型，采用泰勒级数等数值技术，求解得出表面摩擦力及裂纹滑动时间积分随位移和加载速度的关系。
基于模型，建立3D非线性有限元，仿真模拟滑动裂纹过程和动力学变形特性。
将实验结果和数值结果进行比较，验证模型的准确性和有效性。
研究表明，与线性摩擦力模型相比，油膜力是裂纹滑动的重要限制因素，影响裂纹滑动的转子总动能、接触角、接触衰减等动力学性能。
通过仿真实验可以准确捕捉到微小摩擦力作用，引入油膜力模型有助于提高计算结果的准确程度及特性定量分析精度，为提高转子体系工作可靠性提供参考依据。
振 动 与 冲 击第18卷第1期JOU RNAL O F V I BRA T I ON AND SHOCK V o l.18N o.11999 Jeffcot转子2滑动轴承系统不平衡响应的非线性仿真Ξ王德强 张直明(山东省内燃机研究所) (上海大学轴承研究室)摘 要 本文用动力仿真法考察了Jeffco t转子2椭圆轴承系统的不平衡响应。
计入了轴承油膜力的非线性。
仿真计算前,先以非定常雷诺方程和雷诺破膜条件为依据,生成了轴瓦非定常油膜力数据库。
用龙格2库塔法对运动方程作步进积分,同时反复对轴瓦力数据库进行插值以获得轴承力的瞬时值。
考察了支撑于一对椭圆轴承上的Jeffco t转子的不平衡响应。
所得的动力学行为以及转子和轴颈的涡动轨迹,均与线性动力学(以轴承的线性化动特性系数为依据)所得的结果相比较。
两者虽在很小的不平衡量下吻合良好,但凡当不平衡量不是很小时就有显著差别。
可见有必要计入油膜力的非线性,特别是当需要计算大不平衡量下的不平衡响应时。
关键词:非线性仿真,不平衡响应,转子动力学中图分类号:TH11330 前 言在工程实践中,常常用线性动力理论来计算转子2滑动轴承系统的不平衡响应,即:计算时以线性化的轴承动力特性(轴承的八个刚度和阻尼)来表达轴承油膜的动态力[1]。
但油膜力实际上是非线性的动力元素,因此这样的线性化不可避免地要导致不平衡响应计算中的误差。
本文目的在于用非线性和线性动力学两种计算来考察不平衡响应,并作比较,以明确其异同。
符 号c m in 轴承最小半径间隙(m) x j、y j 以c m in为参考的轴颈中心坐标无量纲值d轴承直径(m)x r、y r以c m in为参考的转子中心坐标无量纲值e u转子质量中心的偏心距(m)Λ润滑油的动力粘度(Pa.s)E u质量中心的相对偏心(e u c m in)F轴承的静载荷(N)f轴在自重下的静挠度(m)Ξ转子角速度Γ轴的相对挠度(f c m in)Ξk转子固有频率l轴承长度(m)8相对速度(Ξ Ξk)SO k以转子固有频率为参考的轴承7m in轴承的最小间隙化Somm erfeld数7m in=c m in rSO k=FΩ3m in d lΛΞk1 线性分析本文以Jeffco t转子2轴承系统(图1)为考察对象。
