[發(fā)明專利]動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210535551.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN114818199A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫士麗;簡帆;任慧龍;李陳峰;周學(xué)謙;朱瑞;李磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué);哈爾濱工程大學(xué)青島船舶科技有限公司;青島維斯安船舶科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F17/12;G06F119/14
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 張玲

1.一種動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、在流體潤滑理論基礎(chǔ)上，建立受動(dòng)載荷作用下軸承內(nèi)為不可壓縮的水潤滑運(yùn)動(dòng)的二維Reynolds方程，為

其中，s為軸承的周向位移，z為軸承的軸向位移；

p為水膜壓力，h為水膜厚度；

η₀為動(dòng)力粘度。

步驟2、將水膜厚度方程代入所述二維Reynolds方程進(jìn)行推導(dǎo)、以及無量綱化，建立水平方向的水膜承載能力W_x和豎直方向的水膜承載能力W_y方程組；

步驟3、采用有限差分法對(duì)水膜進(jìn)行離散，建立雷諾方程的差分格式，得到每一節(jié)點(diǎn)的壓力，并對(duì)每一節(jié)點(diǎn)壓力進(jìn)行迭代修正，得到滿足迭代誤差的壓力值；

步驟4、基于考慮軸頸慣性力的力平衡方程和步驟2所述水膜承載能力公式，建立力平衡方程，并通過對(duì)偏心率ε和偏位角φ對(duì)時(shí)間的求導(dǎo)，帶入所述力平衡方程，得到力平衡方程差分格式；

步驟5、將當(dāng)前時(shí)間步的，偏心率變化率偏位角變化率帶入步驟4所得的所述力平衡方程的差分格式，得到下一時(shí)間步的偏心率變化率、偏位角變化率，以及當(dāng)前時(shí)間步的W_x和W_y；

步驟6，將W_x和W_y進(jìn)行力的合成，得到當(dāng)前時(shí)間步下水膜的壓力p的分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法，其特征在于，步驟S1中所述的二維Reynolds方程，忽略體積力的作用、假設(shè)流體在界面上無滑動(dòng)、沿水膜厚度方向不計(jì)壓力的變化、同時(shí)忽略水膜曲率的影響。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法，其特征在于，水膜厚度方程為h＝c+ecosθ，

其中，c為絕對(duì)間隙，c＝R-r，R為軸承半徑、r為軸頸半徑，e為偏心距，是軸承中心與軸頸中心的距離；θ為從水膜最大厚度方向開始的周向角位移。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法，其特征在于，步驟2中，將所述水膜厚度方程h＝c+ecosθ代入所述二維Reynolds方程后得到

對(duì)水膜厚度方程h＝c+ecosθ等式兩端同時(shí)對(duì)θ求偏導(dǎo)數(shù)，得到

將其代入公式(2)得到：

其中，ω為軸承旋轉(zhuǎn)角速度，為偏位角變化率，為偏心距變化率，η₀為動(dòng)力粘度；

對(duì)公式3進(jìn)行無量綱化，無量綱因子為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)載荷作用下考慮軸頸慣性力軸承水膜壓力分布計(jì)算方法，其特征在于，所述水膜壓力p由旋轉(zhuǎn)角速度產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)的水膜壓力p₁及擠壓速度產(chǎn)生的擠壓效應(yīng)水膜壓力p₂疊加而成，即：

p＝p₁+q·p₂(5)

將p₁、p₂分別帶入公式(3)，得到：

將所述無量綱因子(4)代入公式(6)，得到：

令則：

則：

從而得到水平方向的水膜承載能力W_x與豎直方向的水膜承載能力W_y方程組：