为了为旋转轴或期刊提供足够的支撑，重要的是选择具有正确的负载能力的流体动力轴承设计。如果所施加的负载大于轴承设计可以处理的负载，则可能导致过度磨损和不稳定。借助ComsolMultiphysics®软件的rotordynamics模块，您可以比较不同类型的流体动力轴承的负载能力，并确定哪种最适合您的特定应用程序。
选择正确类型的流体动力轴承
从电动机到蒸汽轮机，流体动力轴承（一种流体轴承）为各种工业应用中的转子提供了支撑。这些轴承旨在通过使用加压的液体（例如油或气体）来延长依靠它们的寿命和安静操作的延长寿命和安静的操作。在流体动力轴承中，流体的加压是通过快速移动期刊促进的“抽水效应”进行的，该期刊通过期刊和轴承之间的间隙的收敛部分泵送流体。
蒸汽轮机只是流体动力轴承的一种工业应用。西门子新闻发布的图像。获得许可CC BY-SA 3.0， 通过Wikimedia Commons。
为了使流体动力轴承有效地性能，其负载能力需要与应用程序的要求相关。因此，重要的是要了解不同类型的流体动力轴承如何对负载反应，并使用此知识选择适当的设计。使用RotorDynamics模块，您可以访问执行此类分析所需的功能和功能。
建模不同的流体动力轴承的性能
这里提供的分析比较了八个不同的流体动力轴承。流体动力轴承可以分为四种：
- 清楚的
- 椭圆形
- 一半
- 多虫
前三种类型仅包含一种配置。对于多齿轮轴承，有五种不同的配置，包括：
- 一个两杆轴承
- 两个三杆轴承
- 两个四杆轴承
请注意，三杆和四杆轴承的配置在相对方向相对于静态负载方面有所不同。在一种配置中，静态负载作用在垫的中心。因此，此配置称为加载垫或者lop配置，而另一方面，负载作用于两个垫之间，称为垫之间的负载或者LBP配置。
在期刊轴承中，期刊以角速度ω（rad/s）旋转。关于期刊的静态位置，它以一种方式获得了水平方向的流体膜产生的净力为0。相同的力平衡期刊重量w沿垂直方向。
各种轴承配置。从左到右，上排具有平原，椭圆形，拆分和两杆轴承。底行具有三杆LOP轴承和三杆LBP轴承以及四杆LOP和四杆LBP轴承。
要执行计算，我们需要包括以下参数：
- 动态粘度
- 气压下的密度
- 可压缩性
下表总结了此模拟中使用的值。它们类似于实际轴承中使用的润滑油值。
| 财产 | 价值 |
|---|---|
| 密度 | 1000公斤/m3 |
| 动态粘度 | 0.072 PA·S |
| 可压缩性 | 10-7PA-1 |
分析仿真结果
首先，我们可以查看不同轴承类型的流体膜压力曲线，以了解压力分布。
在平原，椭圆形的，分式的，两杆，三杆LOP，三杆LBP，四杆LOP LOP和四杆LBP轴承中的压力分布。
膜中的压力在膜的收敛片段中增加，并在相邻的不同部分中迅速降低。为了更轻松地研究3D图的结果，让我们看一下一个2D图，其中圆柱体表面将其解开为矩形。从下面的情节中，很明显，轴承的间隙曲线对膜中的压力分布有很大的影响。
流体膜中不同轴承类型的压力曲线；这X- 轴代表周向方向和y- 轴代表轴向方向。
在下一个图中，我们将期刊偏心率与负载进行比较。有利的期刊是那些表现出偏心较少的期刊。该图表明，在操作范围内具有最佳偏心率的轴承是拆分型和三杆LBP类型。如果载荷大于5000 N，则四杆LOP类型具有最高的偏心率，而四杆LBP的偏心率最低。
现在，让我们看一下期刊的平衡位置，以了解轴承上的不同静态载荷。这y- 期刊位置的共绘制在X- 轴，而z- 涂层绘制在y-轴。由于位置与所施加的负载的大小有关，我们还可以在图中看到其效果。
如果负载较小，那么期刊的平衡位置趋于主要移动y- 方向，在z-方向。当负载更大时，期刊以负面移动z- 方向非常迅速。除了阈值负载之外，该期刊与轴承的底部接触。这为轴承的负载能力设定了限制。此曲线可帮助您确定轴承可以承受的限制负载，以确保为给定值的偏心率的给定值安全操作。
最后，我们分析参考态的流体厚度曲线（当期刊同心与轴承同心时）和平衡状态（当期刊从轴承中心偏移以平衡给定的静态载荷时）。我们对几何参数的定义是使所有轴承在参考状态中具有相同的最小和最大间隙。唯一的例外是普通轴承，其中参考状态中的清除率是恒定的，等于其他轴承中最小值和最大间隙值的平均值。在加载状态下，所有轴承的最小间隙大致在相同的方位角坐标中发生。但是，不同轴承的不同方位角坐标处发生的最大清除率显着变化。
参考状态（左）和平衡状态（右）处的流体厚度轮廓。
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