润滑油中固体颗粒对液体静压滑动轴承油膜承载能力的影响

基于固液两相流理论,研究在润滑油中悬浮颗粒和空穴现象同时作用下,静压滑动轴承油膜的承载能力变化,得到油膜在固体颗粒和空穴现象作用下的压力分布,并分析颗粒含量与气体溶解率变化对单油孔以及双油孔供油时低速重载滑动轴承油膜承载能力的影响。计算结果表明,增加润滑油中固体颗粒的含量可以提高油膜承载能力,在一定固体颗粒含量下,增加固体颗粒直径也可以提高油膜承载能力,但需同时考虑固体颗粒对流动稳定性的影响;在控制空穴饱和压力一定的情况下,油膜压力场随气体容积率变化很小。     

润滑油中固体颗粒对锥形静压滑动轴承油膜承载能力的影响

基于多相流理论,考虑空穴现象存在的同时,通过CFD模拟方法,研究润滑油中固体颗粒以及颗粒直径和含量对锥形静压轴承油膜承载能力的影响。结果表明:含有固体颗粒润滑油的轴承油膜轴向承载能力随转速的增大而增大,油膜径向承载能力随转速的变化呈波动状态;在高速转动情况下,轴承油膜轴向承载能力随颗粒直径的增大而增大,油膜径向承载能力变化呈波动状态;当轴承转速为10 000 r/min,颗粒直径为1 nm时,轴承油膜轴向、径向承载能力均随润滑油中颗粒含量的增加而有所提高。     

基于Fluent两相流空穴模型的三油槽轴承油膜特性分析

计入空穴效应,运用Fluent两相流模型分析三油槽滑动轴承湍流状态下的油膜特性,研究不同进油压力和润滑油黏度对油膜承载力和气穴的影响。研究表明:提高进油压力可以提高轴承的承载力、减少空穴区域的面积和高比例的气穴,从而防止完全空化的发生;润滑油黏度的增大虽然增加了轴承的承载力,但也加剧了油膜发散区域的空穴现象,并且增加了高比例的气穴比例,在实际应用中应合理地选择润滑油的黏度。     

进油孔方案对齿轮传动涡扇发动机滑动轴承润滑特性的影响

齿轮传动涡扇(Geared Turbofan,简称GTF)发动机星型齿轮传动系统的滑动轴承是整个驱动系统的关键部件,为提高其润滑性能,利用ANSYS Fluent软件,建立3种进油孔方案的GTF滑动轴承润滑性能计算模型,3种方案包括两孔(两个进油孔)、同直径三孔(三个进油孔,孔径与两孔方案的孔径相同)和同面积三孔(三个进油孔,三孔总面积与两孔方案的两孔总面积相同),研究不同进油孔方案对GTF滑动轴承油膜承载力、摩擦功耗、流量、油膜压力分布和油膜温度分布等性能的影响规律。结果表明:轴承油膜压力中存在明显的负压现象; 3种进油孔方案相比,同面积三孔方案的最大油膜压力最大,同直径三孔方案的流量最大,两孔方案的承载力最大、流量最小;最大油膜温度出现在轴承右下角靠近进油槽处,同面积三孔方案的油膜最高温度和最大温升均最小。综合考虑油膜承载能力和润滑油流量,两孔方案的轴承是滑动轴承的较佳选择。     

考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能分析

在低速重载条件下,温度升高导致的润滑油黏度下降以及局部压力过低产生的油膜空穴,严重影响到油膜压力与承载力等润滑性能。为探究考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能,通过编写黏-温方程的UDF程序,建立滑动轴承的Fluent有限元模型,考虑Mixture多相流模型的空穴效应,系统计算轴承油膜在不同工况下的润滑性能,分析对比偏心率、轴系转速以及黏-温效应的影响作用。结果表明：考虑黏-温效应条件下的油膜最大压力、最大温度、承载力以及空穴区域气穴最大体积分数均小于黏度恒定的情况,轴系转速和偏心率的增大会导致空穴区域最大体积分数的增加。     

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明：油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。     

不同工况下空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响

目前径向滑动轴承的润滑分析一般认为油膜只有正压区,而实际中全周径向滑动轴承的油膜均有负压区存在。基于质量守恒边界条件,对Elrod算法进行改进,得到能自动确定动态边界的控制方程和完整油膜区与空穴区的统一润滑方程;对不同工况下的径向滑动轴承的润滑性能进行数值摸拟,分析空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响。结果表明:在相同工况下,计及空穴效应时轴承油膜压力存在区域和分布与Reynolds边界条件的结果相比存在差异;在不同工况下,空穴效应对滑动轴承油膜压力分布和润滑性能存在不同的影响,如使轴承端泄流量明显变化、摩擦功耗略有增加。可见,空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响不一定都是有利的。因此,在进行径向滑动轴承设计时,综合考虑不同工况下空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响是非常必要的。     

固体颗粒分布对轴承润滑的影响

基于格子-波兹曼方法 (LBM)理论,分析含固体颗粒的轴承润滑问题。通过建立润滑油的理论离散模型,分析固体颗粒分布对于油膜压力、润滑油流速的影响。分析结果表明:在油膜厚度方向分布的固体颗粒越多,颗粒的分布形式对润滑油流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力及油膜流动的影响也越大;当分布形式相同时,固体颗粒个数越多对油膜压力的影响越大;即润滑油中所含固体颗粒浓度越大,对润滑的影响程度也越大;无论分布形式如何,固体颗粒对于离颗粒较远的下游区域的速度影响较小。     

表面织构对油水混合液润滑轴承湍流润滑性能的影响*

基于湍流理论,利用Fluent软件研究表面织构对油水两相流体润滑下径向滑动轴承液膜压力、承载能力以及湍流动能的影响,比较织构形状、轴承转速和水含量对轴承湍流润滑性能的影响。研究表明:复杂形状织构加剧了液膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了液膜压力和承载力;随着轴承转速的增高,轴承承载能力呈线性增加;随着润滑油中含水量的增加,油膜压力增大,承载能力增大。     

颗粒间距及相对运动对轴承油膜压力的影响

针对滑动轴承润滑中润滑油含有固体颗粒的情况,将格子-波兹曼方法(LBM)应用到润滑问题的求解中,得到润滑油中含有固体颗粒时的油膜压力分布。并通过分析计算得出了颗粒间距及颗粒相对运动对轴承润滑的影响规律,使得轴承润滑分析更符合实际工况。     

表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响

为研究表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响机制,利用不重叠区域分解法建立针对径向滑动轴承表面纹理润滑计算的有效方法,通过数值计算得到不同纹理分布模式和纹理几何参数条件下的轴承润滑油膜承载力。计算结果表明:合理的表面纹理分布模式和纹理几何尺寸对提高轴承油膜承载能力有一定作用。     

基于两相流的径向滑动轴承界面滑移分析

考虑空穴效应和轴瓦界面滑移效应,运用Fluent建立滑动轴承两相流模型,研究不同滑移区域、转速和黏度对油膜承载力及气穴分布的影响规律。研究表明:复合滑移表面比完全滑移和无滑移表面更能提高油膜压力和承载力,同时复合滑移表面能降低高体积分数空穴比例;转速增加能提高油膜压力和承载力,但油膜的高体积分数空穴比例会增加;黏度增加虽然能增加轴承承载力,但同时也加剧了发散楔区域的空化现象,使油膜稳定性下降。     

基于质量守恒边界条件的动载滑动轴承性能分析

用不可压缩流体空穴算法描述径向滑动轴承非线性油膜力,并在此基础上分析了动载滑动轴承的性能变化。结果表明,在动载工况下,空穴的位置随着时间的推移而变化;轴颈转速对完整油膜区分布没有影响,对油膜压力大小有影响。     

柴油机滑动轴承的故障的声发射诊断

轴承是影响内燃机安全运行的重要零件,内燃机的主要运动件中,大多采用滑动轴承。滑动轴承采用流体动力润滑,曲轴的旋转作用形成油楔承载,同时零件表面对油膜挤压产生承载力。内燃机的轴承承载油膜压力由旋转油膜压力和挤压油膜压力构成。主轴瓦和连杆轴瓦在交变载荷下工作,轴承载荷的方向、大小都是周期变化的,所以轴承内不能保持均匀、恒定的承载油膜。在高速、高负荷,特别是在润滑状态不良或进入磨料时,轴承中产生较大的摩擦损失,摩擦损失转变成热量使轴承温度升高,降低润滑油粘度,使承载能力下降,再加上轴承座及轴的变形,润滑油流量不足及变质等,使轴承工作条件恶化,造成轴承损坏,如磨     

轴颈倾斜对稳态滑动轴承性能的影响

在稳定状态下,当滑动轴承轴颈倾斜时,应用质量守恒模型,分析不同的轴颈倾斜角和倾斜方位对轴承的压力分布、最小油膜厚度、油膜最大压力、轴承的承载能力、摩擦系数以及空穴分布的影响。计算结果表明:与轴颈不倾斜时相比,当轴颈倾斜时,随着倾斜角增大,最小油膜厚度减小,油膜压力峰值增大,最小油膜厚度和油膜压力峰值的位置向轴承端部移动,轴承承载能力增大,摩擦系数变化微小,空穴区域形状由半圆形转变成新月形,倾斜角对轴承上述参数的影响大于倾斜方位的影响。较大的倾斜角可能会引起轴瓦磨损和振动,对轴承稳定运行有害,应尽量避免。     

杂质颗粒对水润滑滑动轴承承载能力的影响

杂质颗粒混入到润滑介质中会对水润滑滑动轴承承载能力产生一定的影响.根据多相流数值计算理论,利用湍流模型,选用欧拉-拉格朗日方法计算讨论了在水中杂质颗粒含量以及杂质颗粒直径对水润滑轴承承载能力的影响程度.数值计算结果表明,水中的杂质颗粒在一定含量范围内会提高水润滑轴承的承载能力,水润滑膜压力分布规律基本不受水中杂质颗粒含量变化的影响;在杂质颗粒直径小于水润滑膜最小膜厚的情况下,水中杂质颗粒直径的变化对水润滑滑动轴承承载能力的影响程度很小.     

柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空 穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据.     

动压滑动轴承油膜不同流态时的油膜力场研究

为了研究高转速滑动轴承的油膜压力场,利用计算流体动力学软件FLUENT建立动压滑动轴承的油膜流场模型,计算油膜处于层流和湍流状态时的油膜压力分布,比较相同转速条件下轴颈随油膜涡动时的轴承承载能力变化.结果表明:在相同参数条件下,油膜处于湍流状态下的承载能力大于层流状态,模拟结果与前人理论研究一致,证明FLUENT对动压滑动轴承油膜压力分布模拟有效;轴颈随油膜涡动时,轴承承载能力降低,轴承端部泄油量减小,转轴涡动是影响轴承稳定性的主要原因.     

滑动轴承中不规则表面微结构对空穴现象的影响

提出一种研究轴承中不规则表面微结构对空穴现象影响的新方法。首先,由MATLAB程序生成轴承曲面的点云数据;然后,基于生成的点云数据采用逆向成形的方式重构出带有不规则表面微结构的轴承曲面,利用重构的轴承曲面及COMSOL Multiphysics中“CFD模块”提供的“薄膜流体,壳”接口,通过求解狭窄结构的流体雷诺方程来模拟轴承中的油膜流动;最后,得出润滑油膜的空穴区域及油膜压力分布。使用该方法研究滑动轴承中深度为1～40μm不规则表面微结构对空穴现象的影响,结果表明：等转速、等载荷工作条件下,随着轴承中不规则表面微结构深度的不断增大,轴承楔形空间两侧油膜的流速差与外载荷平衡的油膜压力、空穴区域内油膜的流体质量分数均不断增大,而轴承油膜中产生的空穴现象会逐渐减少。     

悬浮于润滑油中的颗粒运动分析及其对油膜压力的影响

对含有固体颗粒的局部润滑流域建立格子Boltzmann(LBM)离散模型,分析固体颗粒在润滑油中的动力学特性;考虑颗粒形状的影响,推导计入单个固体颗粒运动的润滑方程,并分析得到油膜压力;将油膜流动特性与颗粒动力学计算相结合,分析不同形状的颗粒运动对于油膜压力的影响。分析发现,当颗粒进入润滑油后,经过很短的瞬时颗粒就会达到一个瞬态稳定的状态,无论颗粒在油膜厚度方向的初始位置位于两壁面之间的中线上侧还是下侧,颗粒都会向中线位置移动;当颗粒速度为0时对于油膜压力的影响较大,随着颗粒速度逐渐增大,颗粒对于油膜压力的影响逐渐减小;当颗粒的宽度在油膜厚度方向相同时,长宽比越大的颗粒对于油膜压力的影响也越大;当颗粒长轴相等时,颗粒在油膜厚度方向的宽度越大,则其对于油膜压力的影响也越大,即颗粒形状对于油膜流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力的影响越大。