波动表面的等温弹流润滑分析

对具有波动表面的弹流润滑问题建立了数学模型,得到一种普遍的波动表面的点接触非稳态弹流数值算法.以准稳态解为初始条件,逐个周期求出了波动表面的等温牛顿流体弹流润滑的数值解,研究了两接触表面均带横向或纵向粗糙度的等温弹流润滑问题,分析了粗糙峰对压力和膜厚的时变影响,对比了接触表面带不同粗糙度的润滑性能,讨论了幅值和波长对压力和膜厚的影响.结果表明:接触区两表面的粗糙峰的叠加将产生更高的局部压力峰,膜厚变薄,粗糙峰的振幅越大,波长越短,对点接触弹流润滑越不利.     

椭圆接触纯自旋问题的弹流润滑数值分析

研究了椭圆接触纯自旋问题的等温弹流润滑,用多重网格法求得了完全数值解,研究了速度、载荷、椭圆比和计算区域对压力和膜厚的影响。结果表明,在轻载、高速、大椭圆比条件下,椭圆接触的纯自旋运动可产生润滑膜,油膜的形状和压力分布都和经典弹流润滑截然不同;椭球的自旋速度、载荷、椭圆比以及承载域的大小都对压力和膜厚有很大的影响。     

带横向纹理的ZrO2陶瓷材料微弹流润滑分析

在ZrO_2-Steel接触副两表面上分别设计方向与卷吸速度垂直的横向纹理,使用点接触瞬态非牛顿热弹流模型进行微弹流问题的数值分析,分析高速滑滚工况下的热黏度楔效应及微弹流现象,并与理想光滑表面结果进行比较。结果表明:快速运动表面采用导热系数低的氧化锆陶瓷材料会得到更厚的膜厚;两固体表面的横向凹槽及凸峰会引起油膜和压力的局部增大或减小,且氧化锆为慢速运动表面时粗糙度引起压力的局部变化更为剧烈;微观形貌会影响摩擦因数,滚滑工况下随两固体表面的运动,摩擦因数值会围绕光滑表面的摩擦因数值上下波动,且两表面的峰谷足够靠近相互作用时摩擦因数值显著降低。因此,工程设计中尽量使用导热率小的材料作为接触副的快速表面,且选择合适的微观形貌来提高润滑性能。     

基于推力球轴承的点接触弹流润滑分析

研究了推力球轴承的钢球与滚道间形成的椭圆接触等温弹流润滑问题。据此问题建立的数学模型既有沿接触椭圆短轴方向的卷吸速度分量，又有沿其长轴方向的卷吸速度分量，且速度值处处各异。运用多重网格法求得了几组参数下的完全数值解，并分析了转动速度、中心距、椭圆比等参数对结果的影响。     

卷吸速度为任意方向的椭圆接触弹流润滑复合迭代解法

在重载情况下,卷吸速度为任意方向的椭圆接触弹流润滑问题,目前尚无高效稳定的数值求解算法。针对这一难题,提出将复合迭代解法思想应用于此类问题的求解。建立此类问题Reynolds方程的离散格式,运用Gauss~Seidel迭代方法求解方程组,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)算法计算点接触弹性变形,最后得到卷吸速度为任意方向的椭圆接触弹流润滑问题的完全数值解,并分别对轻载和重载问题进行算例分析。结果表明:在轻载情况下,油膜分布与前人的研究成果具有很好的一致性;在重载条件下,该算法很成功地求解出卷吸速度为任意方向的椭圆接触弹流润滑问题,随着卷吸速度与椭圆短轴夹角的增大,中心膜厚和最小膜厚都将减小,油膜形状将由对称于x轴逐渐变成对称y轴。     

表面粗糙度对点接触弹流润滑性能的影响

本文应用多重网格法对椭圆接触的部分膜弹流问题进行了完全数值求解，计算中采用了Ｐａｔｉｒ－ｃｈｅｎｇ的平均流量模型及Ｇｅｅｎｗｏｏｄ和Ｔｒｉｐｐ的表面微峰弹性接触模型。在大量数值计算结果的基础上分析了表面粗糙度大小及纹理方向对点弹流的油膜厚度及微峰接触载荷的影响。     

旋滑条件下弹流润滑数值分析

建立旋滑条件下椭圆接触弹流润滑的数学模型,用多重网格法求得该条件下的完全数值解,研究速度、载荷、偏心距和椭圆比对油膜厚度、形状和压力的影响。结果表明,偏心距较小时,油膜厚度和形状都与普通弹流有明显的不同;速度、载荷和椭圆比增加及偏心距减小,均会导致接触区两侧最小膜厚的差值增大,油膜形状的非对称性增强;速度、椭圆比增加,油膜厚度增加,接触区压力减小,载荷增加或偏心距减小,油膜厚度减小,接触区压力增加。     

斜齿轮非稳态等温弹流润滑数值分析

建立了渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑计算的数学模型,将渐开线斜齿圆柱齿轮的啮合等效为长椭圆接触的弹流润滑问题,针对实际高速列车用齿轮在平稳运行和启动工况下,应用统一Reynolds方程方法求得了轮齿在不同啮合瞬时的非稳态弹流润滑完全数值解.结果表明:随啮合位置不同,啮合线上各点的压力、膜厚分布均有很大变化;油膜形状受瞬态挤压效应影响,与稳态解有明显不同;主动轮齿顶/被动轮根部位润滑条件相对较差.     

指数率非Newton模型弹流润滑中的零件温度效应

在工程实际中,机械零件多工作于高、低温等各种环境条件下。为了研究零件温度对指数率非Newton模型热弹流润滑性能的影响,采用独特的非牛顿处理技术,求得指数率非Newton流体线接触热弹流润滑问题的完全数值解,讨论零件温度、润滑剂的流变指数及当量环境黏粘度等对指数率非Newton模型热弹流润滑性能的影响,并与牛顿流体进行对比。结果表明,与牛顿流体类似,不管流变指数大于1还是小于1,中心膜厚均取决于由零件温度决定的接触区入口处的当量黏度。不同的零件温度条件下,流变指数越大,油膜越厚,温度越高;当量环境黏度会影响膜厚和油膜温度。因此,指数率非Newton模型热弹流润滑中,零件的温度效应不容忽视。     

渐开线直齿轮时变热弹流润滑模拟

齿轮的非稳态弹流润滑问题，由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大，因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题，数值计算就更困难。文中应用多重网格技术，考虑时变和温度场的影响，求得齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解，结果更接近实际。数值解得到轮齿的摩擦因数、油膜最高温升沿啮合线的变化规律以及两轮齿接触点中心压力、中心膜厚、最小膜厚沿啮合线的变化规律，同时获得任意瞬时轮齿接触点的压力、膜厚和轮齿间油膜温度分布，对分析齿轮传动问题具有重要意义。