偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。     

基于Elrod算法的线接触乏油热弹流润滑分析

为研究中低速、中等载荷工况下不同供油条件对接触区润滑特性的影响,假设润滑剂分别为Newton流体和Ree-Eyring流体,建立考虑供油条件的线接触热弹流润滑模型。采用Elrod算法,将入口供油量作为输入参数,求解接触区油膜压力、膜厚和油膜温度的完全数值解。结果表明:随着入口供油量的降低,接触区入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动;相同供油条件下,随着速度和载荷的增大,入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动,乏油程度增加;随着供油量的增加,中心膜厚和最小膜厚也相应增加,且中心膜厚更易受供油量的影响;在乏油润滑条件下,Newton流体计算得到的油膜温度明显高于Ree-Eyring流体;随供油量的增加,Ree-Eyring流体的油膜最高温度增加,而Newton流体的油膜最高温度有先降低后增加的趋势;对于给定的工况,当入口等效供油膜厚接近该种工况下接触区处于充分供油状态下的最小膜厚时,接触区内的最高温升是相对最小的。     

变位齿轮齿条传动的热弹流润滑分析

建立了齿轮齿条传动的热弹流润滑模型,考虑齿轮热效应和正负变位齿轮沿啮合线在不同啮合点的综合曲率半径变化、卷吸速度的变化和单双齿啮合引起的载荷变化,分析齿轮齿条传动机构在不同瞬时、载荷随时间变化的非稳态弹流润滑数值解。讨论了变位系数对齿轮齿条弹流润滑油膜压力和膜厚的影响并分析了正变位和负变位对中心膜厚和最小膜厚的影响规律。结果表明,正变位可以降低油膜压力,增加膜厚,改善齿轮齿条机构的润滑状态;负变位使油膜压力升高,膜厚变薄。因此,设计齿轮齿条传动机构时,在符合要求的前提下,应尽量选择正变位齿轮,避免选择负变位齿轮。     

表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机研制及膜厚测量

弹流润滑领域中,润滑油膜的形态、厚度、摩擦力是研究接触区润滑状态,探究润滑机制极为重要的信息。研制表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机,该试验机以多光束干涉法作为测量手段,结合弧形轨道实现接触副表面速度夹角的变化;使用旋转系统将接触副系统摩擦力转变为压力,利用高精度压力传感器及摩擦力合力公式,实现表面速度异向下的点接触摩擦力测量和计算。在限量供油条件下对表面速度异向的点接触润滑油膜形态与膜厚进行了观测,探究速度夹角对乏油状态改善及油膜形态变化的影响。结果表明：改变接触副表面速度方向,入口油池得到改善,中心膜厚增加。     

急停问题的椭圆接触弹流润滑分析

将机械急停时滚动轴承、齿轮等的弹流润滑油膜的渐变过程简化为从稳恒状态突然转化为恒载荷纯挤压状态,然后随时间的推移挤压效应逐渐消失的过程,建立了椭圆接触瞬态弹流润滑模型。假设润滑油为牛顿流体,在等温条件下用多重网格技术进行了动态数值求解,讨论了急停前卷吸速度分别沿椭圆接触区的长轴和短轴方向时,不同参数条件下的残留弹流润滑膜的压力和膜厚随时间的变化规律。数值计算结果表明,急停后润滑油会逐渐被挤出接触区,因此残留油膜只能保持很短的时间;较高的Hertz接触压力会通过增加润滑油粘度而延长残余油膜的维持时间,但不能根本上改变上述变化趋势,卷吸速度的方向也不能改变上述变化趋势。     

光干涉弹性流体动力润滑试验台

弹性流体动力润滑理论是近二、三十年来发展极为迅速的、具有重大实际意义的一个新兴学科分支,它成功地解释了齿轮、凸轮、滚动轴承等,点、线接触零部件中润滑油膜的形成机理。光干涉法是测量弹流润滑油膜厚度最有效的方法之一,这种方法具有准确、直观、简便易行等优点,特别适宜于作基础研究和油品润滑性质研究。本文介绍了我们所研制的光干涉弹流润滑试验台。本试验台可以测量各种工作条件下,点接触与线接触润滑油(脂)膜厚度、油的压粘系数、接触处的滑动摩擦力。本试验台工作范围相当广,可以改变的工作条件包括:接触几何参数(包括不同接触椭圆度的点接触和线接触),滚动速度、相对滑动速度、侧滑速度、自旋速度、工作温度、工作载荷、润滑油(脂)种类、供油状况等等。实际运行表明,本试验台性能稳定、工作可靠;所获得的干涉条纹图象清晰,颜色层次丰富。     

点接触弹流润滑供油条件退化的乏油分析

在点接触弹流润滑中,如果不能及时补充新油,则接触区的供油条件会随着润滑次数而退化。分析了供油油膜厚度、中心膜厚、最小膜厚和润滑油膜压力区形成位置与润滑次数的关系。结果表明:润滑开始时,由于供油油膜厚度较大,系统处于充分供油状态;随着润滑次数的增加,有一部分油从两侧泄漏,系统逐渐转到乏油状态,供油油膜厚度、中心膜厚和最小膜厚均逐渐变小,压力区形成位置则逐渐向Hertz接触区靠近;最终供油油膜厚度、中心膜厚和最小膜厚趋于定值,压力区趋于Hertz接触区,从而达到一种稳定乏油状态。     

供油条件对渐开线直齿圆柱齿轮弹流润滑的影响

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立齿轮啮合过程中的弹流润滑模型,分析供油条件对齿轮弹流润滑的影响.利用多重网格法,得到在不同供油条件下齿轮啮合过程中的弹流数值解.结果表明:随着供油量的增加,齿轮油膜厚度也随之增加,但当供油量超过一临界值时,油膜膜厚不再增加;乏油对齿轮润滑是不利的,但供油量不是越大越好,存在一临界供油点.     

乏油条件下圆柱滚子轴承的弹流润滑分析

基于有限长线接触弹流润滑理论,将等效供油层厚度和轴承相关参数作为输入量,求得乏油条件下圆柱滚子轴承弹流润滑的完全数值解;比较充分供油与乏油条件下轴承的润滑性能,研究乏油条件下供油层厚度、载荷、转速对圆柱滚子轴承润滑性能的影响。结果表明:随着供油量的减小,油膜厚度减小,第二压力峰降低,压力的起始点位置移向Hertz接触区;载荷增加,油膜厚度减小,这将对轴承的润滑产生十分不利的影响;随着转速的增加,压力区变得平坦,油膜颈缩向出口区移动,乏油程度更加严重。     

多点接触乏油弹流润滑模型及试验研究

为探讨多点接触乏油弹流润滑机制,基于球与滚道接触区域的排油和补油平衡,建立适用于不同润滑状态的油膜厚度计算模型,可以计算从充分供油、乏油到干涸乏油的中心膜厚以及油膜不平衡时中心膜厚随滚动次数的衰减。利用自制的球-盘接触光干涉弹流试验装置,通过安装双镜筒同时获取相邻球的油膜图像,研究多点接触中相邻球的轨道重合和不重合时前球尾迹对后球油膜图像和中心膜厚的影响。结果表明:乏油润滑条件下,前后球的轨道不重合时轨道之间可相互补油;前后球的轨道重合时,在给定供油条件下,随着滚动线速度增加,入口弯液面逐渐靠近接触区域,中心油膜厚度增加,与相同工况下乏油润滑模型计算的膜厚对比吻合较好,验证了所建乏油润滑模型的正确性。     

不同润滑状态下游离水对点接触油润滑润滑性能的影响*

为研究水污染对润滑油性能的影响,通过点接触光干涉试验得到充分供油、轻微乏油及严重乏油3种润滑状态下的油膜光干涉图和膜厚形状曲线,研究游离水对接触区油润滑润滑性能的影响。结果表明:在充分供油条件下,游离水对点接触润滑油膜厚度的影响不大,主要影响中心膜厚;在乏油润滑状态下,游离水对点接触润滑油膜厚度有增益效果;但3种润滑状态下,游离水都会使气穴区边界变得模糊不清,提高了油润滑的弹流润滑性能。     

点接触润滑状态转化的实验观察

利用球-盘接触润滑油膜厚度的光干涉测量法，通过卷吸速度或载荷的改变实验研究了弹性流体动力润滑与流体动力润滑转化过程中油膜厚度的变化规律。实验结果显示这2种润滑状态之间存在明显的过渡区。与已有的理论一致，在弹性流体动力润滑区和流体动力润滑区，油膜厚度与卷吸速度或载荷在对数坐标中呈直线关系。在两者的过渡区，固体表面的弹性变形量随卷吸速度或载荷的变化发生明显的变化，油膜厚度与速度或载荷的关系不再为对数坐标中简单的线性关系。使用已有的润滑状态区理论不能得到实验观测到的润滑状态的转化过渡区。     

薄膜润滑与润滑状态图

讨论了速度、固体表面能、滑动比、润滑剂粘度和化学性能对薄膜润滑状态下油膜厚度的影响,以及弹流润滑向薄膜润滑转化条件和液体膜失效条件。进而提出了新的润滑状态划分准则以及不同润滑机理下膜厚的变化情况。     

不同载液磁流体热弹流润滑性能对比

建立磁流体润滑滑动轴承的弹流润滑模型.利用考虑热效应的雷诺方程,用多重网格法对磁流体润滑滑动轴承进行弹流润滑分析.比较不同载液磁流体润滑滑动轴承的润滑膜膜厚和压力分布.通过对比酯基H01磁流体、烃基E03磁流体和水基A01磁流体的润滑膜膜厚和压力,选择水基磁流体做进一步的研究,探究载荷和速度对水基磁流体润滑滑动轴承的润滑膜弹流性能的影响.结果表明:与等温条件下相比,不同载液磁流体润滑膜的压力没有变化,但是磁流体润滑膜的膜厚都减小;在不同转速条件下,水基磁流体润滑膜的入口区压力随着转速增加而增大,膜厚随着转速增加而增厚,压力峰随着转速增加而减小;在不同载荷条件下,水基磁流体润滑膜的入口区压力随着载荷增加而减小,膜厚随着载荷增加而减小,压力峰随着载荷增加而增大.     

脂润滑轮毂轴承弹流润滑数值分析

基于Ostwald模型建立脂润滑控制方程,运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解,得到钢球-沟道的压力分布、油膜形状及最小油膜厚度。针对轿车轮毂轴承的典型应用工况条件,分析工况参数对油膜压力分布和油膜形状的影响。结果表明:脂润滑弹流膜具有与油润滑膜相同的二次压力峰和出口颈缩现象。在轿车轮毂轴承可能的承载条件下,随着载荷的减小,二次压力峰的高度降低,其位置向入口区移动;一定承载条件下,速度增加时,膜厚相应增加,油膜的平行部分缩短,二次压力峰的高度增加,其位置也向入口区移动;一定承载和卷吸速度下,润滑脂流变参数增大时,二次压力峰的高度升高,其位置向入口区移动,膜厚相应增加。     

超高转速条件下主轴轴承内部油膜阻尼研究

在受力分析的基础上,利用弹性流体动力学润滑理论和多种网格法,计算超高转速条件下主轴轴承内部球滚动体与内、外滚道之间的润滑油膜厚度,以及轴承内部的润滑油膜阻尼。结果表明,超高转速条件下,转速增加,轴承内部弹流润滑油膜阻尼减小,这不利于减小转子系统的动态响应;径向预载荷增加,轴承内部弹流润滑油膜阻尼增加,有利于减小转子系统的动态响应。超高转速条件下,运行速度和径向预载荷对轴承内部润滑油膜阻尼的影响较大,在研究超高速电主轴轴承-转子系统动力学和动态响应时,应充分考虑油膜阻尼的影响。     

乏油条件下乳化液润滑复合塑料轴承等温弹流润滑分析

塑料轴承是常用的水润滑轴承,而乳化液由于无污染、来源广、节省能源、安全性等特点成为一种具有良好应用前景的润滑剂.以乳化液润滑复合塑料轴承为研究对象,建立塑料轴承弹流润滑模型,分析乏油条件下转速和载荷对润滑膜膜厚的影响,并与充分供油条件下的润滑膜膜厚进行比较.结果表明:随着供油量的增加,轴承油膜膜厚增加,但当供油量超过一临界值时,油膜膜厚不再变化.在乳化液润滑条件下,膜厚及最小膜厚均随转速的增大而明显增大,随载荷增大而减小,且供油条件没有造成明显的影响.     

用双圆盘试验测试润滑油的高压流变性能

本文介绍了作者研制的双圆盘试验机，并测试了两种国产润滑油的弹流润滑膜的弹性特征对载荷，滚动速度及滑差的依赖性。测定的润滑膜剪切弹性膜量值覆盖了其他学者试验结果的范围。     

考虑热效应的角接触球轴承弹流润滑数值分析

建立角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑热效应的Reynolds方程,对角接触球轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,得到角接触球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,分析了考虑热效应时角接触球轴承的几何参数(接触角、吻合度、径向游隙等)、速度及载荷对压力和膜厚的影响。结果表明:设计角接触球轴承时,尽量提高内圈与球体在轴向方向的吻合度以有利于润滑油膜的形成,在轴承整体参数不变的情况下选择较小的节圆直径,可改善轴承润滑;从弹流润滑角度讲,选择合适的球体直径可使压力、膜厚、温度处于合适范围内,改善轴承工作情况;适度提高轴承的运转速度将有利于润滑油膜的形成,从而延长轴承使用寿命。     

重载变速工况下弹流润滑的实验研究

为了揭示重载变速工况下的弹流润滑特性,在自行开发的光干涉弹流实验装置上,开展了相关的实验研究。实验主要针对钢球点接触,在重载(0.83GPa)和超重载(1.44GPa)两种载荷和变卷吸速度工况条件下,对弹流油膜进行了测量,获得了有效的实验数据。结果表明:重载和超重载条件下形成的弹流油膜都具有马蹄形特征。但超重载的没有重载的马蹄形特征明显。卷吸速度为零时有明显的封油现象,随着卷吸速度的增加,由卷吸速度产生的流体效应使得膜厚增加。另外,在进行超重载实验时,随着实验时间的延长,镀铬膜玻璃表面会有较多划痕,甚至出现玻璃表面被压溃的现象。