[发明专利]一种双矩形腔油垫油膜压力场重构方法

说明书

本发明公开了一种双矩形腔油垫油膜压力场重构方法。为解决准确的获取压力油膜的压力场信息的问题，本发明采用分步骤、分区域的油膜压力场重构方法，提出了适用于工业现场的油膜压力场重构方法。该方法主要包括五个步骤：（1）布置压力传感器；（2）采集各个压力传感器的数据；（3）对油腔内部区域压力场进行重构；（4）离散化处理；（5）对封油边区域进行压力场重构。本发明适用于静压支承领域。

技术领域

本发明涉及静压支承油垫压力场重构方法，尤其涉及一种双矩形腔油垫油膜压力场重构方法，属于静压支承领域。

背景技术

静压轴承通过外部油泵提供液压油来形成压力油膜，用以承受载荷。压力油膜虽然尺寸极薄，确实静压轴承，因此压力油膜的压力分布状态是判定静压轴承是否正常工作的一项重要指标，需要人们加以格外关注。

目前，研究及设计人员常用计算流体力学仿真来了解各种工况下压力油膜的压力场分布，该方法具有精确度高，可视化效果好等优点，但其计算较为复杂，花费时间成本较高，且在使用过程中通常会为简化计算而忽略某些条件，与实际情况存在一定误差，不适用于在工业现场使用。

然而，受静压油垫结构尺寸限制，且又出于对成本的考量，通常只在静压油垫区域布置少数有限个压力传感器。由于在不同工况下，压力油膜的压力场分布均有不同，但传感器一旦布置其位置即不可变动，仅靠压力传感器直接测得的几个测点位置的压力值不足以表征压力油膜的压力场状况。因此，如何准确的获取压力油膜的压力场信息成为了当前急需解决的问题。

发明内容

一种双矩形腔油垫油膜压力场重构方法，其特征在于本发明采用分步骤分区域的油膜压力场重构方法，包括以下步骤：

(1)布置压力传感器：以双矩形腔油垫中心点为坐标原点，x轴正方向指向流体流动方向；y轴正方向指向静压轴承旋转中心；布置2n个压力传感器，且须保证在每个矩形油腔内部布置不少于3个压力传感器；油腔内部压力传感器应保证均匀对称分布，两个独立的油腔之间的压力传感器布局一致。

(2)采集各个压力传感器的数据，并剔除异常数据点。

(3)对油腔内部区域压力场进行重构：采用平面拟合加约束规划的方法得到油腔内部压力场，公式如下：

式中，a₁，a₂，α₃，α₄为待拟合参数；e_1,i，e_2,j分别为油腔1、油腔2内相应位置处的压力传感器的误差上限；x_i，y_i分别为油腔1中的压力传感器i的横坐标与纵坐标；z_i为油腔1中的压力传感器i的读数；x_j，y_j分别为油腔2中的压力传感器j的横坐标与纵坐标；z_j为油腔2中的压力传感器j的读数。

得到油腔1、油腔2的压力场分布方程分别为：

(4)将压力拟合方程做离散化处理。

(5)对封油边区域进行压力场重构：将封油边区域划分为A、B、C三个区域，其中封油边到有效承载面积边缘线性插值，分区域完成全部插值；

在区域A处沿y方向进行一维线性插值，得到区域A内全部网格节点处的压力值：

在区域B处沿x方向进行一维线性插值，得到区域B内全部网格节点处的压力值：