大型滑動軸承試驗裝置的多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模與仿真

□段建國上海電氣集團股份有限公司 中央研究院　上?！?00070

大型滑動軸承試驗裝置的多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模與仿真

□段建國
上海電氣集團股份有限公司 中央研究院上海200070

以大型滑動軸承試驗過程為對象，基于3D EXPERIENCE單一數(shù)據(jù)源可體驗軟件平臺對裝備產(chǎn)品整機、關(guān)鍵系統(tǒng)和零部件的多層次跨領(lǐng)域建模，以及大規(guī)模系統(tǒng)仿真等虛擬試驗關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，利用Modelica語言開發(fā)了大型滑動軸承試驗裝置多領(lǐng)域物理統(tǒng)一模型，建立了集機械、電控、流體的一體化虛擬試驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了試驗過程的知識化積累。仿真結(jié)果表明，該方法能夠比較真實地模擬試驗過程，獲取較為精確的試驗數(shù)據(jù)，可有效減少實物試驗次數(shù)，提高試驗柔性，補充物理試驗，為復(fù)雜裝備產(chǎn)品方案驗證與設(shè)計提供經(jīng)濟高效的試驗驗證手段。

隨著科技的日新月異，市場競爭日益激烈，產(chǎn)品利潤日趨微薄，殘酷的環(huán)境要求各企業(yè)必須不斷地提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時又要保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，于是，產(chǎn)品試驗環(huán)節(jié)自然被引入產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。德國西門子、日本東芝和三菱、美國的GE等國際裝備研發(fā)制造巨頭，為了保持其在全球高端裝備制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，花費巨資建造了燃氣輪機整機試驗臺、大型滑動軸承試驗臺、通用機械極端環(huán)境測試臺等裝置。國內(nèi)的東方電氣、哈爾濱電氣、上海電氣也先后建立了專門用于產(chǎn)品試驗研究的大型試驗裝置，如專門用于提高滑動軸承支承性能的大型滑動軸承試驗平臺，為超導(dǎo)電機研發(fā)提供技術(shù)支撐的超導(dǎo)電機試驗平臺，用于汽輪機轉(zhuǎn)子等大型轉(zhuǎn)子類產(chǎn)品動平衡檢測與校驗的動平衡試驗平臺以及用于核電領(lǐng)域的核級材料試驗臺等。

大型滑動軸承試驗裝置作為一種典型的大型試驗設(shè)施，主要用來研究各類動壓滑動軸承在復(fù)雜工況下的運行狀態(tài)及機理，測定其靜動態(tài)性能，驗證設(shè)計的合理性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：滑動軸承、轉(zhuǎn)子、基座等機械部件，驅(qū)動電機、傳感器、激振器等電控部件，頂軸油循環(huán)系統(tǒng)、潤滑油循環(huán)系統(tǒng)等液壓部件。如此實物樣機的制造，動輒就要花費幾百萬元，設(shè)備搭建周期較長，同時還要面臨設(shè)計失敗的風(fēng)險，并且在此試驗裝置上并不能完全模擬各類工況以及測定所需要的各項性能參數(shù)，柔性較差。有時為了獲取充分的試驗數(shù)據(jù)或充分了解產(chǎn)品性能，需要制作大量的試件，重復(fù)多次試驗，耗費巨大。因此，將具有可重復(fù)操作性、經(jīng)濟性和安全性等優(yōu)點的仿真技術(shù)引入產(chǎn)品的試驗環(huán)節(jié)，用來輔助甚至替代傳統(tǒng)試驗是大勢所趨［1-4］。

大型滑動軸承試驗臺的工作過程涉及液壓、電控、機械、熱流等多個學(xué)科領(lǐng)域，各子系統(tǒng)之間相互耦合，具有很強的非線性特征。通過計算機仿真技術(shù)分析其整體性能時，一般需要建立跨領(lǐng)域的計算機模型，以及多個領(lǐng)域的仿真軟件協(xié)同仿真。但這樣做也面臨著傳遞不同步、可重用性差、建模效率低等方面的問題。筆者圍繞能源裝備用大型滑動軸承試驗裝置多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模及仿真問題進行深入研究［5，6］，通過分析大型滑動軸承試驗臺結(jié)構(gòu)與工作原理，基于Modelica建模語言對不同領(lǐng)域的系統(tǒng)構(gòu)建采用統(tǒng)一方式進行描述，建立電、機、液、熱流等多領(lǐng)域統(tǒng)一模型，開發(fā)虛擬試驗系統(tǒng)，并進行整體性能的仿真分析，以期為大型滑動軸承試驗裝置的設(shè)計開發(fā)、軸承靜動特性測試、潤滑系統(tǒng)試驗提供一種新途徑。

1　大型滑動軸承試驗裝置結(jié)構(gòu)

圖1　試驗裝置本體結(jié)構(gòu)圖（未包含激振部件）

圖1為試驗裝置本體結(jié)構(gòu)圖（不包含測控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、排油煙系統(tǒng)、潤滑油自循環(huán)系統(tǒng)）。試驗臺為倒置式、三軸承形式，有兩個支撐軸承和一個試驗軸承；試驗軸承外設(shè)置三個波紋管，沿軸承徑向水平左右各一個，豎直一個；波紋管頂部設(shè)置加載靴，包括加載架和加載軸承，加載架連接加載軸承和波紋管，加載軸承作用在軸承殼體上；波紋管一端固定在試驗軸承罩內(nèi)壁，軸承罩兩下角設(shè)置激振器底座，激振器安裝在底座上；兩個軸承座和軸承罩安裝在T型槽平臺上，試驗裝置驅(qū)動系統(tǒng)不安裝在該平臺上（驅(qū)動處振動不能從平臺傳遞到試驗臺架上），平臺下設(shè)置減振基座（彈簧和阻尼），減振基座之下為地基。

該試驗裝置進行的是全轉(zhuǎn)速試驗，可以進行軸承動靜特性及潤滑理論等方面的研究試驗工作，還可進行高速狀態(tài)下的軸承特性試驗，其直徑最大可達200 mm，轉(zhuǎn)速最高可達14 000 r/min。

2　多領(lǐng)域統(tǒng)一建模

軸承試驗裝置是一個跨學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、靜態(tài)加載系統(tǒng)、動態(tài)激振系統(tǒng)以及潤滑油路系統(tǒng)5大部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模型多樣，涉及機械、電子、液壓、控制、熱流等多領(lǐng)域，這些不同領(lǐng)域的子系統(tǒng)之間表現(xiàn)出緊耦合的特性，需要對多領(lǐng)域統(tǒng)一建模、一致仿真。根據(jù)軸承試驗裝置實際模型，對系統(tǒng)進行了劃分，采用多工程領(lǐng)域統(tǒng)一建模仿真語言Modelica搭建外圍系統(tǒng)仿真模型。

Modelica語言采用數(shù)學(xué)方程描述不同領(lǐng)域子系統(tǒng)的物理規(guī)律和現(xiàn)象，根據(jù)物理系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，基于語言內(nèi)在的組件連接機制，實現(xiàn)模型構(gòu)成和多領(lǐng)域集成，通過求解微分代數(shù)方程實現(xiàn)仿真。其互相兼容的多領(lǐng)域模型庫能實現(xiàn)復(fù)雜綜合系統(tǒng)的高置信度建模，支持面向?qū)ο蠼?、非因果建模、多領(lǐng)域統(tǒng)一建模、陳述式物理建模和連續(xù)離散混合建模，具有模型重用性高、建模簡單方便、無需符號處理等優(yōu)點，是未來多領(lǐng)域物理系統(tǒng)建模的主流方法［7］。

采用Modelica語言建模，主要有兩種方式：一種是利用圖形化的建模工具，通過重用模型庫中已有的部件，連接形成多領(lǐng)域物理系統(tǒng)的整體模型；另一種是通過編寫程序代碼，層次化封裝，形成部件子模型或部件模型。筆者結(jié)合以上兩種方法，對各子系統(tǒng)或元器件進行建模［8］。

2.1驅(qū)動系統(tǒng)

試驗裝置中的驅(qū)動電機采用的是德國SCHORCH籠型異步電動機，為轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)速與扭矩。試驗裝置對電機性能要求較高，因此準確地對電機進行建模非常重要。

異步電機是一個連續(xù)-離散混合的多領(lǐng)域強耦合系統(tǒng)，通過利用Modelica建模語言建立電機各元件模型，并將其組裝成電機的多領(lǐng)域整機模型，實現(xiàn)機械、電磁、控制等領(lǐng)域的耦合。異步電機為三相鼠籠式感應(yīng)電動機，根據(jù)電機性能曲線，得到電機參數(shù)后，可利用Modelica建立電機模型，如圖2所示。軸承試驗臺電機為三相鼠籠式異步感應(yīng)電動機，電動機結(jié)構(gòu)簡單對稱，電氣部分采用電路的形式建模，模型中的各模塊及接口定義見表1。

圖2　電機模型圖

表1　電機模型各模塊定義

模型中大部分組件都能直觀描述其在電機主模型中的物理含義，較為復(fù)雜的是空間向量模型和氣隙模型，它們應(yīng)用了電機建模常用的兩個坐標變換。

控件向量模型spacePhasorS應(yīng)用了三相ABC靜止坐標系-兩相αβ靜止坐標系變換，將標準的三相電參數(shù)變換到兩相靜止坐標系下。其中，三相變兩相的變換矩陣（考慮零軸）為：

反變換矩陣為：

氣隙模型（Air Gaps）：為了更方便描述電機定轉(zhuǎn)子之間耦合關(guān)系，應(yīng)用了兩相αβ靜止坐標系-兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標系變換，即將兩相靜止坐標系下的電參數(shù)變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下。兩相靜止變換到兩相旋轉(zhuǎn)的變換矩陣為：

式中：θ為d軸與α軸的夾角，其反變換矩陣為：

相對于電機定轉(zhuǎn)子的實際耦合情況，經(jīng)過坐標變換后，描述定轉(zhuǎn)子耦合的方程大大簡化。

與電機具體的組件模型不同，變頻本身是一個比較抽象的概念，模塊輸入量為設(shè)定頻率，輸出量為ABC三相電壓。控制方式方面：在基頻以下，采用恒壓頻比控制；在基頻以上，由于輸出電壓不能超過電機額定電壓，因此采用弱磁調(diào)速。數(shù)學(xué)模型如下：

式中：fN和VN是電機額定頻率和額定電壓；U為電壓幅值；f為輸入頻率；輸出量VA、VB、VC分別是. ABC三相電壓瞬時值；θ為輸出電壓相量的相角；θ為角速度；初始值設(shè)為0；θ0為初相角，一般設(shè)為0。

另外，聯(lián)軸器作為連接電機與軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與性能對整個驅(qū)動系統(tǒng)也有重要作用。根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)轉(zhuǎn)動慣量J=0.012 1 kg·m2，采用 Modelica標準庫中的 Mechanics-Rotational-Components-Inertia元件來對聯(lián)軸器進行建模。

在完成對驅(qū)動子系統(tǒng)各模塊與元件建模的基礎(chǔ)上，為了驗證模型的完整性與正確性，需要搭建虛擬軸承試驗臺驅(qū)動子系統(tǒng)仿真測試模型，對子系統(tǒng)進行單獨仿真測試。

測試模型中包括電機模塊、變頻模塊和聯(lián)軸器元件，為了測試電機輸出扭矩，在聯(lián)軸器元件之后加入了torqueSensor扭矩傳感器，聯(lián)軸器之后連接測試負載慣量與負載扭矩。完成測試模型之后，設(shè)定仿真起始時間為0 s，截止時間為5 s，時間步長為500，采用Dassl系統(tǒng)算法，公差0.000 1，運行模型仿真，仿真結(jié)束后得到驅(qū)動子系統(tǒng)仿真測試結(jié)果。

2.2靜態(tài)加載系統(tǒng)

靜態(tài)加載力分布于水平方向與垂直方向，通過波紋管裝置加載大小為12 600 N的靜態(tài)力。采用Dymola-Mechanics-Multibody多體庫的 WordForce模型來仿真三個不同方向的靜態(tài)加載力，實現(xiàn)矢量力的加載。

2.3動態(tài)激振系統(tǒng)

2.4潤滑油路系統(tǒng)

軸承試驗臺潤滑油路系統(tǒng)為試驗臺提供壓力、溫度等符合要求的潤滑油循環(huán)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)正常運行。潤滑油路系統(tǒng)由液壓油站、軸承試驗臺、潤滑供油油路、頂軸油供油油路、回油油路、油冷卻器以及抽真空系統(tǒng)等組成，油站容積12 m3，潤滑油由雙路變量柱塞泵從潤滑油站輸出，經(jīng)過濾油器過濾其中雜質(zhì)之后，到達水冷油冷卻器，經(jīng)冷卻的潤滑油經(jīng)過減壓閥減壓，到達軸承試驗臺。頂軸油經(jīng)過變量柱塞泵由潤滑油站輸出，到達軸承試驗臺后分兩路并聯(lián)供油，油泵安裝有安全溢流閥，當頂軸油路壓力超過限定值時，溢流閥開啟，對頂軸油路進行泄壓，防止管線及設(shè)備因超壓而損壞，壓力降至設(shè)定值時，溢流閥自動關(guān)閉，潤滑油最后經(jīng)回油油路回到潤滑油站。

潤滑油路系統(tǒng)的建模，涉及的閥門種類多樣，包含冷卻、換熱等模塊，使用3D EXPERIENCE平臺標準庫Modelica-Fluid無法滿足建模要求，應(yīng)采用Hydraulics Library與Liquid CoolingLibrary兩個專業(yè)模型庫進行建模。

（1）Hydraulics Library液壓執(zhí)行傳動機構(gòu)模型庫能為油用液壓系統(tǒng)提供簡單的仿真工具，使用范圍包括機床、自動變速裝置以及用于挖掘機和鏟車等的開/閉驅(qū)動回路，包含全面的液壓回路元件，閥門種類齊全，液壓功能完備，但不能實現(xiàn)冷卻換熱仿真。

（2）Liquid Cooling Library液體冷卻和潤滑循環(huán)系統(tǒng)模型庫能為液體冷卻系統(tǒng)提供較全面的冷卻模擬方案，但包含的元件種類少，未涉及的模型可以在Modelica開放環(huán)境中自行創(chuàng)建。

通過以上分析，最終采用Liquid Cooling Library液體冷卻和潤滑循環(huán)系統(tǒng)模型庫作為油路冷卻系統(tǒng)的建?；A(chǔ)模型庫，并對模型庫中未涉及的元件進行開發(fā)，最終得到潤滑油路系統(tǒng)的基礎(chǔ)模型。

確定系統(tǒng)回路模型之后，進行仿真測試。對于單個元件或系統(tǒng)局部的仿真，主要研究元件或局部系統(tǒng)的功能特性，需要對元件及其各邊界條件進行詳細建模與定義；而對于系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，所關(guān)注的是整個系統(tǒng)的總體性能，如果系統(tǒng)中每個元件都進行詳細建模的話，往往導(dǎo)致系統(tǒng)規(guī)模龐大，仿真效率低下。所以，針對系統(tǒng)仿真需求，對潤滑油路系統(tǒng)回路模型進行了簡化，通過取消系統(tǒng)中某些不起實際作用的閥門元件來簡化系統(tǒng)，降低系統(tǒng)非線性度。

對于涉及多領(lǐng)域的復(fù)雜模型，雖然系統(tǒng)原理圖可能早已設(shè)計完成，但是依照原理圖將整個系統(tǒng)一次搭建完成往往不會成功，且不利于系統(tǒng)的調(diào)試和查錯。以上建模過程采用了逐級細化、自頂向下的建模方式，首先在保證最高層元件接口完整的情況下，將元件簡化，僅實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能；然后逐級細化各元件模型，如溢流閥、減壓閥、管道變徑、換熱器等模塊，達到設(shè)計時所要求的精度。

2.5可傾瓦滑動軸承建模

圖3為可傾瓦徑向滑動軸承結(jié)構(gòu)簡圖，可傾瓦徑向滑動軸承與傳統(tǒng)的固定瓦徑向滑動軸承相比，具有較高的穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于汽輪機、發(fā)電機等高速旋轉(zhuǎn)機械。由于瓦塊的擺動，具有n塊瓦的可傾瓦軸承有n+2自由度，使可傾瓦徑向滑動軸承模型的推導(dǎo)過程十分復(fù)雜，分析更加困難，因篇幅所限，在此不再贅述詳細的推導(dǎo)過程，僅對其基本理論進行簡要概述。

圖3　可傾瓦徑向滑動軸承結(jié)構(gòu)簡圖

可傾瓦滑動軸承穩(wěn)態(tài)模型滿足以下方程。

無量綱化后的穩(wěn)態(tài)雷諾方程為：

無量綱膜厚方程為：

無量綱能量方程為：

式中：T為油膜溫度；T0為初始進油溫度；μ0為潤滑油在溫度為T0時的動力黏度；ω為轉(zhuǎn)子的角速度；R為轉(zhuǎn)軸的半徑；Cv為潤滑油的比熱容；ρ為潤滑油密度；C為半徑間隙。

無量綱黏溫方程為：

式中：β為調(diào)整系數(shù)。

雷諾方程和能量方程分別為二元二階和二元一階變系數(shù)非齊次微分方程，無法直接利用Modelica語言編程求解，通過采用有限差分法將其離散為代數(shù)方程組的形式，再采用Modelica語言編程求解?？蓛A瓦滑動軸承穩(wěn)態(tài)模型的開發(fā)過程如圖4所示，圖中，δF為油膜力收斂精度，εt為兩次迭代無量綱油膜溫度允許的相對誤差，δ為兩次壓力迭代的差值，δP為壓力迭代相對誤差值為油膜力，F(xiàn)W為工作載荷。

可傾瓦滑動軸承動態(tài)模型滿足以下方程：

通過以上分析，采用Modelica語言來開發(fā)可傾瓦滑動軸承靜動特性分析模塊。

圖4　軸承模塊開發(fā)框圖

3　仿真與結(jié)果分析

為了驗證模型的仿真效果，通過設(shè)置軟件接口、開發(fā)接口程序以及設(shè)計系統(tǒng)整體運行特性等工作，將以上各子系統(tǒng)模塊進行連接，得到大型滑動軸承試驗臺多領(lǐng)域物理系統(tǒng)仿真模型，如圖5所示。筆者選擇達索系統(tǒng)公司旗下最新的單一數(shù)據(jù)源3D EXPERINCE平臺作為大型滑動軸承試驗臺的建模仿真平臺，它具有互相兼容的多領(lǐng)域模型庫，能實現(xiàn)對復(fù)雜綜合系統(tǒng)的高置信度建模，可以為Modelica語言提供基礎(chǔ)編譯運行環(huán)境以及生動直觀的建模環(huán)境。

試驗臺系統(tǒng)分解如圖6所示，根據(jù)各個子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)置接口程序。圖中給出了軸承試驗臺仿真系統(tǒng)模塊間連接關(guān)系示意圖，以軸承系統(tǒng)為核心，供油系統(tǒng)向軸承系統(tǒng)提供進油壓力和進油溫度接口，驅(qū)動系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)速接口，加載系統(tǒng)提供工作載荷接口，它們通過各自的接口與軸承系統(tǒng)連接，軸承系統(tǒng)模塊又通過面向?qū)ο蠼７抡婺K和多體動力學(xué)模塊間的聯(lián)合仿真接口，進行油膜力和振動位移的數(shù)據(jù)傳遞，激振系統(tǒng)也通過面向?qū)ο蠼７抡婺K和多體動力學(xué)模塊間的聯(lián)合仿真接口對軸承殼體施加激振力，如此即構(gòu)成了軸承試驗臺系統(tǒng)仿真模型。通過該模型，在頂層綜合管理平臺的協(xié)同下，進行仿真，獲取軸承靜動特性參數(shù)、激振力、振動響應(yīng)信號、電機運行曲線、油溫油壓曲線、工作載荷、轉(zhuǎn)速等信息。

圖5　虛擬軸承試驗臺多領(lǐng)域物理系統(tǒng)仿真模型

圖6　軸承試驗臺仿真系統(tǒng)模塊間連接關(guān)系示意圖

針對以上提到的可傾瓦徑向滑動軸承，采用開發(fā)的Modelica程序，在不同工況下求得若干組可傾瓦軸承的偏心率、偏位角、最大油壓、最小膜厚以及進油流量等靜特性參數(shù)，圖7～9依次給出了指定工況下四瓦可傾瓦軸承其中一個瓦塊的無量綱壓力分布、膜厚分布和溫度分布圖。

通過進一步研究偏心率、最大油壓、最小膜厚以及進油流量隨載荷和轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，可以得到：轉(zhuǎn)速一定時，在給定的載荷范圍內(nèi)，隨載荷的增加，可傾瓦軸承的偏心率和最大油壓線性增大，最小膜厚線性減小，進油流量則幾乎不發(fā)生變化；載荷一定時，在給定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，可傾瓦軸承的偏心率不斷減小，最大油壓、最小膜厚和進油流量則不斷增大；同時，針對不同工況下的不同參數(shù)，Modelica程序和ROMAC（美國弗吉尼亞大學(xué)旋轉(zhuǎn)機械與控制協(xié)會）程序均有較好的吻合度，變化規(guī)律完全一致，在給定工況范圍內(nèi)，以上參數(shù)最大誤差僅為3.2%。

另外，為了比較不同工況下的振動響應(yīng)情況，在確定激振力情況下，對不同轉(zhuǎn)速下的振動響應(yīng)情況進行記錄，并繪入相同的圖表進行比較，激振力曲線如圖10所示，不同轉(zhuǎn)速下的振動響應(yīng)曲線如圖11所示。由圖11可以看出，在指定工況范圍內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，兩方向上的振動響應(yīng)均有所減小，這是由于轉(zhuǎn)速增加、剛度隨之增大的緣故。

以上仿真結(jié)果完全符合可傾瓦滑動軸承的自身特點，也充分證明了該方法的有效性。下一步將在試驗臺建成后，通過試驗測試系統(tǒng)獲取不同規(guī)格可傾瓦滑動軸承的靜動態(tài)特性參數(shù)，進一步修正各子系統(tǒng)與虛擬試驗整體系統(tǒng)的仿真模型，提高系統(tǒng)仿真精度，為不同規(guī)格、不同型號滑動軸承的設(shè)計與開發(fā)提供高效的驗證手段和數(shù)據(jù)支撐。

圖7　瓦塊1油膜壓力分布圖

圖8　瓦塊1油膜厚度分布

圖9　瓦塊1油膜溫度分布

圖10　激振力曲線

4　結(jié)論

將經(jīng)濟、高效的虛擬試驗引入產(chǎn)品的試驗環(huán)節(jié)，用來輔助物理試驗是今后發(fā)展方向。依托企業(yè)大型滑動軸承試驗臺的建設(shè)，對大型滑動軸承試驗系統(tǒng)多領(lǐng)域物理建模與仿真技術(shù)進行研究，推進虛擬試驗平臺在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。針對大型滑動軸承試驗系統(tǒng)這種涵蓋機械、液壓、電控、熱流等多領(lǐng)域的復(fù)雜機電系統(tǒng)，使用具有面向?qū)ο蠛头且蚬P(guān)系特性的Modelica語言進行不同層次的建模和仿真分析，構(gòu)建了潤滑、加載、激振、驅(qū)動、滑動軸承等不同領(lǐng)域的元器件與子系統(tǒng)模型庫。通過滑動軸承靜動態(tài)特性參數(shù)的仿真分析與結(jié)果對比，模型達到了一定的精度，通過利用試驗數(shù)據(jù)進行進一步修正，可以為不同類型、不同規(guī)格滑動軸承設(shè)計提供有效的方案驗證手段，也可以為滑動軸承試驗臺的設(shè)計與分析提供系統(tǒng)性的解決方案。

圖11　不同轉(zhuǎn)速下的振動響應(yīng)曲線

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Based on 3D EXPERIENCE software platform with single data source it takes the test procedure for large sliding bearing as the objective tocomplete an in-depth study on key technologies for virtual test such as multi-level interdisciplinary modeling of complete equipment，key systems and components for the products and simulation of large scale system as well.Modelica language is introduced to develop a unified multi-domain physical model for large bearing test device and establish a virtual test system integrating mechanical system，electric control system and fluid system，so as to realize the knowledge accumulation for the test procedure.The simulation results show that this technique can simulate the testing procedure in relative reality with more accurate test data，And it can effectively reduce the number of physical tests，improve test flexibility，support physical test and provide a cost-effective experimental means for verification of complex equipment design and scheme

滑動軸承；試驗裝置；多領(lǐng)域統(tǒng)一建模；仿真分析

Sliding Bearing；Test Set；Unified Multi-domain Modeling；Simulation Analysis

TH133.31

A

1672-0555（2015）03-001-09

2015年5月

段建國（1980-），男，博士，工程師，主要從事系統(tǒng)仿真與虛擬試驗的研究工作