摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题的背景及意义 1

1.2 滑动轴承磨损的研究现状 1

1.2.1 轴承磨损失效的现状 1

1.2.2 轴承磨损应用方法的研究进展 2

1.3本文主要研究内容 2

第2章 非线性油膜力的仿真分析 3

2.1 油膜厚度的数学模型 3

2.2 油膜模型的仿真建模 4

2.2.1 轴承没有磨损时油膜模型 4

2.2.2 设定不同磨损下的油膜模型 5

2.3 油膜力的仿真情况 5

2.3.1 油膜的数学模型 5

2.3.2 油膜模型的网格划分 7

2.3.3 油膜的数值模拟 8

2.4 仿真结果分析 9

2.4.1 网格无关性验证 9

2.4.2 油膜数值模拟的结果分析 10

2.5 本章小结 12

第3章 不同磨损下的轴承应力的分析 13

3.1 转子-轴承运动系统的建模 13

3.2 建立各个轴承磨损下的模型 14

3.3 轴承在磨损状态下的仿真分析 14

3.3.1 轴承-转子系统的网格划分 14

3.3.2 转子静止时的轴承静应力仿真 14

3.3.3 转子高速运转时轴承动应力仿真 16

3.4 处理仿真结果 18

3.4.1 转子静止时的轴承仿真结果分析 18

3.4.2 转子高速运转时的轴承仿真结果分析 19

3.5 本章小结 20

第4章 轴承不同磨损状态下轴瓦应力分析 21

4.1 轴瓦模型的建立 21

4.2 轴瓦模型的仿真情况 21

4.2.1 下轴瓦网格的划分 21

4.2.2 轴承在不同磨损条件下的仿真 22

4.3 处理仿真分析结果 24

4.4 本章小结 26

第5章 转子轴心的变化对转子运转的影响 27

5.1 轴心的作用机理 27

5.2 轴承-转子系统的模型建立与仿真 28

5.2.1 转子轴心位置的变化 28

5.2.2 转子轴心位移的变化 29

5.2.3 转子轴心轨迹的变化 30

5.2.4 转子轴心速度的变化 32

5.3 仿真结果的处理 33

5.3.1 轴心位置的结果分析 33

5.3.2 轴心位移的结果分析 34

5.3.3 轴心轨迹的结果分析 34

5.3.4 轴心速度的结果分析 34

5.4 本章小结 35

第6章 结论与展望 36

参考文献 38

致谢 40

摘 要

本文在研究轴承磨损的相关内容时，选用的是滑动轴承。针对轴承不同磨损状态下的仿真研究，本文采用SolidWorks软件仿真建立各个磨损状态下的轴承、油膜以及轴瓦模型。本文还利用了ANSYS软件仿真分析轴承磨损后的油膜、轴承以及轴瓦上的应力与变形的情况。为了探究轴承-转子系统在轴承磨损状态下的运转状态，本文采用的是ADAMS动力学软件，仿真分析了转子轴心位置、位移、轨迹以及速度变化状况。

本文针对轴承磨损后的力学变化与对轴系上的影响方面主要进行了4项研究。第一，建立油膜厚度的数学模型，计算各个磨损状态下的最小油膜厚度。基于各个轴承磨损状态下油膜应力与变形的仿真结果，得出最佳磨损量为1mm左右。第二，建立了各个磨损状态下的轴承-转子模型，仿真分析了相应的应力与变形。并基于仿真结果数据，得出转子静止时的最佳磨损量为1mm左右，转子高速转动起来的最佳磨损量也为1mm。第三，用同样的方式分析了下轴瓦在不同磨损状态下的应力与变形的变化趋势，得到下轴瓦承受磨损的最佳磨损量为1mm左右。第四，建立转子轴心模型，仿真分析了轴心的位置、位移以及速度的变化趋势，并利用轴心位移的数据，用EXCEL描点得到转子轴心轨迹，并分析了轴心轨迹的变化原因。

研究结果表明，不同的研究状态下得出的轴承与轴颈最佳磨合期稍有不同，可见本文研究的误差还是稍大的。综合可知应控制轴承磨损量在1mm左右，工作人员可以采用压铅法或者塞尺法来测量轴承磨损量，一旦磨损量超过这个范围就应该及时更换轴承。

本文的特色是在仿真轴承磨损时，采用的是用倾斜的圆柱近似代替轴颈在转子自重与轴承磨损后的状态下形成的倾斜，然后拉伸切除一些轴承内径，形成靠近转子一侧磨损深度比远离转子一侧深，这种状态下的仿真较为符合实际。最后本文在处理轴心轨迹方面是利用仿真结果呈现的数据，直接在EXCEL中描点绘制轴心轨迹，较现在成熟的技术来讲，误差有点大，但是轴心轨迹变化的大致趋势是差不多的，最重要的是操作方便。

关键词：滑动轴承；轴心轨迹；磨合期；轴承-转子模型；轴颈

Abstract

This paper in the study of bearing wear related content, the choice of sliding bearings. In this paper, the bearing, oil film and bearing model of each wear state are established by using SolidWorks software to simulate the bearing under different wear conditions. In this paper, ANSYS software is used to simulate the stress and deformation of the oil film, bearing and bearing on the bearing wear. In order to investigate the operation state of bearing-rotor system under bearing wear, this paper uses ADAMS dynamic software to simulate the rotor shaft position, displacement, trajectory and velocity change.

In this paper, four studies were carried out on the mechanical changes after bearing wear and the influence on the shaft. First, the mathematical model of the film thickness is established to calculate the minimum film thickness in each wear state. Based on the simulation results of oil film stress and deformation under each bearing wear condition, the optimum wear amount is about 1mm. Secondly, the bearing-rotor model under various wear conditions is established, and the corresponding stress and deformation are simulated and analyzed. Based on the simulation results, the optimum wear amount of the rotor is about 1mm, and the optimum wear amount of the rotor is 1mm. Thirdly, the trend of stress and deformation of lower bearing under different wear conditions is analyzed in the same way, and the optimum wear amount of lower bearing is about 1mm. Fourthly, the rotor axis model is established. The change of the position, displacement and velocity of the axis is simulated and analyzed. Using the data of the axial displacement, the rotor axis is obtained by EXCEL, and the reason of the change of the axis.

The results show that the bearing and shaft diameter obtained in different research states are slightly different, and the error of this study is still slightly larger. It can be seen that the bearing wear should be controlled at about 1mm, the staff can use pressure lead method or plug method to measure the bearing wear, once the wear exceeds this range should be timely replacement bearings.