圆锥型螺旋槽气体动压轴承气膜压力分析

气体动压润滑轴承具有摩擦力小、速度高、磨损少等特性,对用可压缩气体润滑的圆锥型螺旋槽动压轴承进行了研究.由于圆锥轴承的特殊结构以及螺旋角的存在,对轴承的求解域进行了保角变换和斜坐标变换.采用局部积分有限差分在不连续求解域的纵向和横向推导出了控制方程在斜坐标系下的差分形式.并对轴承的压力分布进行了数值计算.结果表明:螺旋槽能很好实现气体轴承动压效应,压力在圆周方向上呈锯齿形分布,轴承的转速和槽深比不同对轴承的气膜压力的影响不同.     

普通圆柱气体动压轴承性能计算

分别用压力摄动法和线性化ph解法较为详细地推导了普通圆柱气体动压轴承的压力分布表达式。在用有限差分法计算普通圆柱气体动压轴承的压力分布时，采用改变压力边界的平均压力计算法，通过与解析解及文献的对比，证明了该数值方法的可行性。     

磁头/盘界面超薄气体润滑雷诺方程的数值求解

针对利用一般数值方法求解超薄气膜润滑雷诺方程时出现的不易收敛问题,提出了基于PDE工具求解气体润滑雷诺方程的方法,计算了具有不同克努森数和最小间隙的平板型滑块空气轴承和双轨型滑块的气膜压力分布.并求解了作用面上的轴承力.计算结果与利用MGL方法和DSMC方法求得的计算结果比较表明,该方法具有足够的求解精度,且收敛速度快.该方法为具有复杂磁头形貌特征的超薄气体润滑雷诺方程求解提供了一种方便、准确的方法.     

凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承的特性研究

针对凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承特性,采用Fluent软件进行流场计算,分析凹面高度和凹面弦长对气体静压止推轴承静态特性的影响,同时,对比研究凹面和理想平面时供气压力和气膜间隙对压力分布的影响,得出如下结论:随着凹面弦长的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,轴承承载力减小,但刚度和耗气量增大;随着凹面高度的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,但轴承承载力和刚度减小,且耗气量增大;在凹面状态下,由于流场内压力分布相对均匀,在供气压力增大或气膜间隙减小时,轴承的承载力及刚度变化更加明显。     

气浮无摩擦气缸及气浮特性仿真

为了满足气动系统中高精度伺服控制对低摩擦气缸的需求,提出一种利用静压气体轴承作为活塞的新型无摩擦气缸. 针对轴承耗气量及径向承载能力难以准确建模的问题,构建一种基于有限元数值求解方法的轴承气膜压力计算方法. 利用该方法,分析轴承的结构参数及时变的环境参数对轴承气浮特性的影响.结果表明,在节流孔末端引入均压腔能够显著增加了轴承的径向承载能力,消除气膜中节流孔附近的压力尖峰,使轴承稳定性增强;供气压力、径向载荷和偏心率等时变参数对气浮特性的综合影响增加了简化活塞泄漏模型的困难. 为了后续对气缸进行控制,根据气浮特性仿真结果,提出一种基于特定径向负载假设下的泄漏量模型简化方法.     

反分析在粘土岩有效气体渗透性测量中的应用

为了研究粘土岩的气体渗透率特性,利用瞬间脉冲法测量原理,研究开发出低渗透率气体测量的三轴设备.并详细地介绍分析各种影响气体测量中的关键技术参数(气体压力、压力增量、温度和气体容器大小),结合反分析法准确地确定岩石的渗透率.借助该设备,粘土岩在不同应力水平条件的气体渗透率被跟踪测量.实验结果表明该设备可以准确测量低渗透岩石(10-21m2),该地质材料的气体渗透率随偏应力增加而减少,但即使材料已经处于损伤阶段,这种变化也非常微弱,因此气体渗透率的变化不能作为一个有效的损伤变量.     

内燃机进气压力的动态测量

本文叙述了一种可以对微弱的进气压力进行检测的测量系统。在该测量系统中,利用分辨率较高的压电式压力传感器将高频波动的进气压力转变为电荷信号,再经电荷放大器将其转换为电压信号。利用现代微计算机处理技术,实现进气压力信号的分离和检测。使用该测量系统在一台6缸车用柴油机上进行了实验,结果表明,这一测量系统可以用于高速内燃机进气系统内气体压力的测量。     

基于Fluent的空气静压径向轴承动压效应的分析

文中基于FLUENT软件以气体为研究对象,建立孔式空气静压径向轴承三维实体计算模型,并对该模型进行仿真分析,通过分析在不同转速下气膜上的压力分布,得出了轴承的承载力随着转速变化而变化的规律。     

大尺寸椭圆形静压轴承油膜态数值模拟

针对重型装备中所应用的大尺寸(D≥5m)工作台静压推力轴承的润滑问题进行研究,建立了模拟静压轴承本体及轴承内部三维流动的数学模型及边界条件,并利用CFD(Computa-tional Fluid Dynamic)原理,采用有限体积法选取FLUENT中的分离式求解器进行求解,得到了静压轴承内部的流速及压力分布.通过该仿真程序可以模拟出不同参数下静压轴承的润滑性能,可提前实现对大尺寸静压轴承润滑的特性的预测,对静压轴承的优化设计及安全运行具有指导意义.     

平面静压气浮轴承超音速流场的研究

为了全面快速进行平面气浮轴承超音速流场的计算分析,对原有的简化建模方法进行了改进和完善.建立了包括供气孔在内的完整轴承流道,依据壅塞状态时轴承质量流量不变的条件,推导出流道各部分气流速度、马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式.计算结果表明,激波位置、马赫数、雷诺数和气膜内压力与供气压力、气膜间隙、供气孔径大小有关.通过与实际的测试结果相比可以发现,随着供气压力的增大,采用改进后的简化模型的方法得到的压力与实验测试结果基本一致,而且简化模型得到的最大恢复压力位置与实验结果也基本一致,可从本质上反映出流场内受力状态.但由于简化模型将进气孔处的激波假设为正激波,忽略了气体粘性,导致求解的压力最小值与实测值误差较大.     

惯性及滑移对EMP推力轴承的影响研究

为了考察界面滑移和流体惯性对水润滑弹性金属塑料(EMP)推力轴承润滑性能的影响,从连续性方程和Navier-Stokes方程出发,推导出在圆柱坐标系中考虑了界面滑移和流体惯性影响的雷诺方程,并采用有限差分法对其进行数值计算.计算结果表明:界面滑移现象的出现将降低10%左右的水膜压力和轴承承载能力,而流体惯性力的存在增大了1%左右的水膜压力和轴承承载能力;随转速的增大,界面滑移现象对水膜压力和轴承承载能力的削减程度明显增大,水膜压力和轴承承载能力将降低50%左右.     

表面织构参数对径向轴承流体动力润滑特性的影响

为研究表面织构参数对径向滑动轴承流体动力润滑特性的影响,建立了基于经典雷诺方程的表面织构润滑计算模型,设计了具有不同分布位置和几何参数的长方体形状的表面织构,在施加雷诺边界条件的情况下使用有限差分法求解雷诺方程,分析了织构参数对轴承静态特性的影响作用,其静特性参数包括偏心率、偏位角、最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦力及轴承两侧泄油量。数值计算的结果表明:表面织构可以明显改变油膜压力的分布情况,尤其当织构分布在压力下降区和最大压力附近时;与光滑轴承相比,油膜的压力分布有显著的变化,通常分布在轴承上游的织构,可以使油膜压力的峰值增大。此外,织构在轴承表面的分布位置对轴承的其他静态特性有着不同的影响。     

分形粗糙面的主轴承弹流脂润滑分析

为探究弹性流体动压润滑(弹流润滑)状态下RV减速器主轴承接触表面之间的润滑特性,基于润滑脂的非牛顿特性以及粗糙表面分形理论,提出一种主轴承的点接触弹流脂润滑数值模型。首先,对该模型进行数值求解,得到脂膜压力、脂膜厚度的分布规律;然后,将其分别与其他点接触弹流润滑模型的数值结果和实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性;最后,分析了主轴承表面光滑和粗糙状态下流变指数、分形维数、卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对润滑性能的影响。结果表明:润滑脂的非牛顿性越明显,脂膜厚度越小且颈缩现象愈加不明显,接触区附近脂膜压力越符合赫兹压力分布,二次压力峰逐渐消失;考虑主轴承分形粗糙表面的弹流润滑特征更切合实际,增大分形维数,接触区真实接触面积增大,有利于降低脂膜压力,增加脂膜厚度;卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对脂膜厚度分布的影响显著,对脂膜压力分布的影响较小;脂膜厚度以及最小膜厚越大,主轴承接触区脂膜不易破坏且越容易形成动压润滑。     

具有半球形凹坑表面的滑动轴承润滑分析

具有非光滑表面的滑动轴承具有一些独特的性质,适当的表面凹坑对径向滑动轴承的润滑性能可能有一定的改善作用。为研究球形凹坑对径向滑动轴承润滑特性的影响,本文建立了具有不同形式球形凹坑的径向滑动轴承润滑分析的数学模型。利用有限差分法进行求解,得到径向滑动轴承的油膜压力与承载力,并研究凹坑的个数、尺寸、分布规律及凹坑深度对径向滑动轴承的润滑特性的影响。计算结果表明:与光滑面相比,在充分润滑状态及轴承几何运动参数不变情况下,合理的凹坑个数、尺寸参数、分布形式及凹坑深度对提高径向滑动轴承的油膜压力及承载能力具有一定的改善作用。     

极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征

极端工况条件下静压支承运行过程中的极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得,为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形,获取三维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下该结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大。低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑。油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。     

考虑轴倾斜的滑动轴承流固耦合瞬态分析

考虑轴受力产生变形引起的轴倾斜,采用流固耦合方法,直接求解Navier?Stokes方程,对滑动轴承系统中轴和润滑油膜进行三维瞬态分析,同时求解流场和固体域,得到油膜动态压力分布、轴心的运动轨迹和不同转速下油膜厚度分布. 结果表明,轴倾斜使油膜压力分布和轴心轨迹变化明显,最小油膜厚度减小,流场压力峰值增大. 通过对滑动轴承的三维瞬态分析可以预测轴承工作过程中实时的轴心轨迹、压力分布、油膜厚度等润滑特性,为滑动轴承的优化设计提供参考.     

滑动轴承的压力和应力分析

对发动机的滑动轴承进行了数值计算分析，求解了轴承的雷诺方程、粘度方程、密度方程与载荷方程，得到压力分布与油膜厚度分布，进而由接触力学分析得到轴承衬内的应力分布，应力分布影响材料的塑性变形，这对分析滑动轴承的胶合失效有实际意义。根据计算结果，建议由最大Mises应力来指导滑动轴承的设计。     

有限长轴颈轴承的弹性流体动力润滑分析

为研究变形对有限长轴颈轴承弹流润滑特性的影响,利用Winkler弹性基础模型对其进行分析,使用压力和膜厚双重迭代方法进行数值模拟求解。其结果表明:载荷越大,刚性轴承与柔性轴承的油膜压力和厚度差异越大;在轴承表面变形的条件下,随载荷的增大,偏心率随转速增大而减小的幅度变小,偏位角随转速增大而增大的幅度亦变小;随转速的增大,偏心率随载荷增大而增大的幅度变大,偏位角随载荷增大而减小的幅度亦变大。此外,还研究了在定载荷条件下轴承宽度、厚度、润滑油黏度、间隙等参数对油膜压力、厚度及破裂位置的影响规律。该研究成果可为轴颈轴承的设计及其性能计算提供相应的理论参考。     

膜厚对粉末润滑层特性影响的试验研究

采用真实接触面积比定量表征粉末层的破坏过程,通过模型研究不同膜厚的粉末层承载和摩擦力分布情况。当膜厚值较小时,承载较小且承载峰值较低,承载不均匀,容易导致载荷集中,粉末层局部破坏严重,真实接触面积比较迅速下降。当膜厚值较大时,承载较大且承载峰值较多,承载均匀,粉末层破坏不严重,润滑效果好。膜厚值大则剪切力较大,粉末层局部被破坏,上下试件之间发生相对滑移,且剪切力较大的粉末层迅速被破坏,粉末层局部破坏扩散较快,真实接触面积比快速下降。