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。     

对数母线滚子光弹流润滑的实验研究

为了研究对数母线滚子凸度量对滚子摩擦副润滑油膜的影响 ,本文在自制的有限长线接触光干涉弹流试验机上 ,测量了中载、富油润滑和纯滚动工况下对数修形圆锥滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚。实验结果表明对数母线轮廓滚子的凸度量对其端部的油膜厚度和膜形分布有较大的影响 ,在给定的工况条件下 ,存在一个使滚子轴向油膜厚度最为均匀的最佳凸度量 ,此最佳凸度量比在相同工况条件下用静弹性接触力学方法求得的最佳凸度量大     

滚子端面误差对弹流润滑影响的实验观测

工程中滚子的端面误差会引起修形凸度量和摩擦副实际接触长度发生变化,从而改变有限长线接触滚子弹流润滑的膜形、膜厚。为了揭示滚子端面误差对弹流润滑油膜的影响,采用对数滚子进行实验研究,观测滚子摩擦副弹流润滑状态的油膜厚度和形状。结果表明：当外载荷引起滚子的弹性变形量与修形凸度量相当时,滚子端面误差实际改变了滚子摩擦副的接触长度,对线接触端部弹流润滑油膜有较大的影响,位于滚子端部的最小油膜厚度、封闭的牛顿环呈现异常波动,“边缘效应”加剧;当外载荷引起滚子的弹性变形量明显小于修形凸度量时,滚子摩擦副的实际接触长度不发生变化,滚子端部最小接触压力与出口颈缩区接触压力基本相等,没有出现“边缘效应”,滚子端面误差对弹流润滑油膜不产生影响。     

零卷吸条件下滚子摩擦副弹流特性的实验研究

采用线接触光弹流实验装置,在摆动工况下研究滚子在零卷吸速度条件下的弹流特性,探讨不同周期同一载荷下滚子摩擦副在零卷吸速度时油膜厚度的变化情况,以及载荷对零卷吸速度下滚子弹流特性的影响。结果表明:在滚子转速近零卷吸速度时,挤压效应起主导作用,油膜被封在接触区内,形成凹陷,并且该处油膜较为稀薄;在往复运动工况下,滚子周期性运动的次数影响零卷吸速度时滚子的油膜厚度,在起动瞬间滚子中部的油膜厚度最小,随着摆动次数的增加,滚子中部的油膜厚度逐渐增加,多次摆动后,油膜将达到相对稳定的厚度;载荷对滚子零卷吸速度下的弹流特性影响较大,随载荷的增大接触区增大,滚子端部最小油膜厚度变小,滚子端部边缘效应增大。     

弹流滚子偏载工况下次表面应力研究

随着滚动轴承向着高速化和重载化的方向发展,在轴承设计需要考虑"偏载效应"和轴承润滑的影响。以圆弧修型滚子为研究对象,建立偏载工况下的有限长线接触等温弹流润滑模型,研究滚子倾斜角度和卷吸速度对滚子次表面应力的影响。计算结果表明,当滚子发生倾斜后,滚子轴向的压力分布不均,受载端的油膜压力和von Mises应力明显增大,并随着倾斜角变大而增大;当滚子载荷不变,卷吸速度增大时,油膜出口区的二次压力峰逐渐增加,导致次表面最大von Mises应力增大,最大von Mises应力的位置向滚子表层移动。研究结果表明,滚子倾斜及卷吸速度对滚子的次表面应力有较大的影响。     

转盘轴承对数修形滚子的静态特性分析

针对圆柱滚子的结构特点,基于ABAQUS建立对数修形滚子与滚道接触的局部有限元模型,对其进行数值模拟仿真,分别分析纯径向力工况、中心偏载工况和偏中心倾斜工况的对数修形滚子对转盘轴承应力分布的影响。结果表明:纯径向力工况下,轻载时应力分布均匀,滚子端部未出现应力集中,重载时滚子中部应力分布均匀,端部出现应力集中;在中心偏载工况和偏中心倾斜工况,随载荷增加,滚子端部应力集中越明显。     

相交圆弧修形滚子的重载热弹流研究

用多重网格技术得到了重载有限长线接触热弹流问题的完全数值解。分析了重载工况下端部用相交圆弧修形的直母线滚子弹流特性,讨论了修形参数与工况条件对成膜能力的影响。研究表明:合理修形能优化滚子的润滑状态,并且修形滚子对工况变化有较好的自适应性;在重载工况下有限长与无限长线接触弹流解在中部存在较大差别。用“端部封油效应”合理解释了上述现象。同时指出在特定工况下,滚子温度随速度的增加会略有降低并分析了该现象的机理。     

富/乏油下滚子修形对圆柱滚子轴承剪切应力的影响

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况.结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02％和10.58％;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95％和17％.因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力.     

基于RomaxCLOUD的对数素线圆柱滚子凸度量的有限元分析

以某轴系两端型号为NU2215的圆柱滚子轴承为例,对其滚子进行对数素线凸度设计,并基于RomaxCLOUD对不同凸度量下滚子与套圈的接触应力进行分析,得到在径向载荷90 kN工况下,最优凸度量为6.936μm。同时对相同凸度不同载荷下滚子与套圈的接触应力进行分析,结果表明:当载荷超过正常加载范围时,对数素线滚子仍会出现边缘效应,其载荷应控制在0.1Cr~0.5Cr范围内。     

对数滚子偏斜时的弹流润滑研究

针对工程上滚子摩擦副偏斜的问题,研究了对数滚子偏斜时的弹流润滑特性。研究表明,偏斜后接触区出现大端和小端,大端处的压力增大而膜厚减小,小端处的压力减小而膜厚增大,并且这一趋势随着偏斜角的增大而趋于明显。偏斜现象总体上将恶化滚子的润滑状态。在同样的偏斜角下,滚子长径比越大,偏斜的影响越显著。适当增大对数滚子的凸度量可减弱偏斜现象的影响,因此,对于易发生偏斜的工况,设计时可适当增大滚子凸度量以补偿偏斜因素的影响。