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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

滚动轴承弹流油膜测试仪的研制与应用

利用阻容振荡原理,通过电路参数优化,研制出一台滚动轴承弹流油膜厚度测试仪。仪器的分辨率为３．５Ｈｚ／ｐＦ,测量范围为０￣２．２ｎＦ。仪器在全膜弹流润滑时可定量测量弹流膜厚;在部分膜时可根据振荡波形分析非金属时间接触率。利用仪器实测某惯性轮轴承的弹流油膜厚度,并考虑热和乏油的影响,对轴承的弹流油膜厚度进行理论计算,实测结果与理论计算结果基本一致。     

螺旋锥齿轮齿面粗糙度对其乏油润滑寿命的影响

为揭示螺旋锥齿轮真实齿面粗糙度与失油啮合条件下乏油寿命间的关系,根据微分几何与啮合原理,计算啮合点的弹流润滑参数;建立考虑齿面粗糙度影响的弹流膜厚方程,借助有限元方法求解Reynolds方程得到啮合过程中各啮合点的法向正压力和弹流润滑中心油膜厚度;通过修正螺旋锥齿轮光滑齿面的乏油寿命预测公式,计算不同粗糙度表面参数下的螺旋锥齿轮乏油寿命,分析粗糙度表面参数对其寿命的影响规律。结果表明,结果表明,失油条件下齿面啮合乏油润滑寿命较短,在合适的范围内,增大齿面粗糙度能提高乏油寿命,且相对光滑齿面,粗糙接触齿面油膜分布较均匀。     

乏油工况下斜齿轮热弹流润滑特性研究*

建立斜齿轮的乏油热弹流润滑模型,并讨论供油量、转速和齿面粗糙度对润滑性能的影响。结果表明:乏油工况下增大入口区供油量,润滑区的膜厚增大而摩擦因数、温升和次表面应力幅值降低;随着供油量增大,乏油润滑特性逐步趋于全膜润滑状态下特性;随着转速升高,润滑膜厚增大但幅度有限,相应温度场增大和次表面应力场增大;齿面粗糙度会使油膜压力出现剧烈的波动,在油膜压力峰位置的次表面会出现应力集中。     

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。     

摆线针轮传动接触乏油润滑特性分析

摆线针轮行星传动啮合过程中供油量变化影响传动效率和接触疲劳特性。引入部分油膜厚度比例,以入口油膜厚度来表征乏油程度,建立摆线针轮有限长线接触乏油润滑数值模型,研究在齿宽方向上入口油膜厚度不均匀分布对压力和膜厚分布的影响。结果表明:乏油条件下,随着入口供油量增加,入口油膜厚度的不均匀分布对齿宽方向上的压力和膜厚分布的影响减小;随着速度的增加,齿宽方向压力和膜厚分布受入口油膜厚度不均匀分布的影响增加;随着载荷的增加,齿宽方向压力和膜厚分布受入口油膜厚度不均匀分布的影响程度减小。     

相邻滚子间距和错位对弹流成膜性能影响的试验研究

滚动体数量会影响轴承中相邻滚动体的间距大小,而轴承制造和装配误差会造成相邻滚动体错位,这些几何位置因素会影响接触副区的回流补油和油膜成膜性能。利用三滚轮整体加载有限长线接触光弹流试验装置,在给定初始油量下,开展相邻滚子间距和错位距离对滚子弹流油膜成膜性能和补油机制的试验研究。结果发现：使用低黏度润滑油时,增加相邻滚子间距,能够提高滚子端部膜厚,但错位对滚子端部膜厚影响较小;使用高黏度润滑油时,相邻滚子间距大小只对距离端面0.25 mm较近处膜厚有影响,对距离端面1.05 mm较远处的膜厚无影响;随着错位距离的增加,距离端面0.25 mm较近处的成膜性能先增加后减小,而距离端部1.05 mm较远处的膜厚增加。     

自旋对角接触球轴承弹流润滑与油膜刚度的影响

根据角接触球轴承自旋运动特征，同时考虑弹流润滑效应，建立角接触球轴承考虑自旋运动的弹流润滑模型；采用多重网格法求解弹性变形，利用有限差分法迭代求解雷诺方程，得到较为精确的数值解；分析不同赫兹接触压力、滚道表面粗糙度下自旋对角接触球轴承弹流润滑和油膜刚度的影响。结果表明：考虑自旋时随着Hertz接触压力、自旋角速度增大，油膜厚度减小，油膜压力增大，油膜承压区域呈细长状，并向接触中心靠近；随着滚道表面粗糙度幅值增大，油膜压力和膜厚均出现了波动，且考虑自旋运动时，轴承油膜厚度明显减小，油膜局部压力峰值更大；随着卷吸速度、润滑油黏度增大，油膜刚度减小，而考虑自旋运动时油膜刚度值更大；随着自旋角速度增大，油膜刚度逐渐增大。     

齿轮压力角对润滑油膜厚度的影响

运用弹流润滑理论,分析了轮齿压力角对润滑油膜厚度的影响。结果表明,轮齿压力角的增大,节点最小油膜厚度、接触区内的平均油膜厚度和中心油膜厚度显著增大,对改善齿面润滑极为有利,为非标准重载齿轮的设计提供了理论依据。     

高黏度油润滑弹塑性接触问题数值仿真*

针对高黏度润滑油工况下,已有弹塑性润滑模型计算结果失真的问题,采用半解析法建立弹塑性润滑接触模型,通过逐步增加润滑油初始黏度的方式来进行仿真计算,消除了接触区压力曲线的波动,从而克服先前计算失真的问题;基于各向同性强化准则下的J2流动理论,采用径向返回算法求解塑性应变,并且将塑性应变引起的残余变形考虑至润滑油膜厚度方程中。研究结果表明：弹塑性润滑压力主峰相比于弹流润滑结果明显降低,二次压力峰相对变化较小;弹流润滑的中心膜厚与弹塑性润滑中心膜厚接近,但最小膜厚稍大;对于较高的速度和黏度工况,塑性应变区域会向表面及接触区出口处移动。     

Occurrence of Wall Slip in Elastohydrodynamic Lubrication Contacts

Preliminary experimental work has been carried out to identify some of the boundary slip phenomena of highly pressurised polybutenes in an elastohydrodynamic lubrication (EHL) conjunction. The movement of the oil is signified using an entrapment that can be readily formed by the impact of a steel ball against a layer of oil on a glass block in an optical EHL test apparatus. The post-impact lateral movement of the entrapment was investigated under the conditions: (i) pure rolling, (ii) pure glass block sliding (steel ball stationary) and (iii) pure ball sliding (glass block stationary). It was observed that under pure rolling the entrapped oil travels within the contact region at the entrainment speed, which is correlated with EHL theory. Under pure glass block sliding conditions, the speed of the entrapped oil core is less than the entrainment speed, and in the extreme cases, this core can be nearly stationary. Under pure ball sliding conditions, the oil core moves at a speed greater than the entrainment speed. The observation indicates that the oil/steel ball interface can sustain higher shear stress than the oil/glass (chromium coated) interface and there is a boundary slip in terms of relative sliding at the latter interface under the experimental conditions. Furthermore, the amount of slip increases with an increase in the pressure. These experiments provide evidence of the existence of wall slippage, which leads to the abnormal EHL film profile characterised with an inlet dimple as reported earlier.     

N次谐波凸轮-挺柱副的润滑特性分析

将线接触弹流润滑理论应用于发动机配气机构，计算了某N次谐波凸轮-挺柱副润滑的稳态最小膜厚、膜厚比等参数，分析了凸轮．挺柱副稳态润滑在设计转速下随凸轮转角的变化特征，比较和讨论了发动机转速变化对润滑性能的影响。结果表明，凸轮桃尖区多为部分弹流润滑状态和边界润滑，工作段其它部分多为部分弹流、完全弹流和动力润滑状态。曲轴转速提高一般情况下对增加稳态最小膜厚有利，但由此导致的载荷波动量增加对最小膜厚的稳定性不利，从而使表面摩擦和磨损的可能性增加。     

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。     

离心脱开型超越离合器弹流润滑分析

离心脱开型超越离合器是航空传动系统中的重要部件,具有低速楔合传动、高速离心脱开的特性,使离合器在不同工作模式下接触载荷与转速呈不同的关系,因此需针对不同工况下离心脱开型超越离合器弹流润滑性能进行分析。建立离心脱开型超越离合器弹流润滑模型,采用多重网格分析方法进行数值求解,分析进油温度与速度对超越离合器弹流润滑性能的影响。结果表明：随进油温度的增加,卷吸速度对离心脱开型超越离合器油膜厚度及压力的影响逐渐减小,且不同卷吸速度下的膜厚与油膜压力分布图线逐渐趋于重合;随进油温度增加以及卷吸速度降低,最小油膜厚度、二次压力峰峰值压力逐渐减小,且最小油膜厚度、二次压力峰峰值压力受进油温度的影响十分明显;进油温度对离心脱开型超越离合器弹流润滑性能有很大影响,降低润滑油进油温度有助于提升超越离合器弹流润滑性能。     

挤压条件下弹流油膜的摩擦学现象研究

纯挤压条件下弹流油膜的研究已证实了油膜的中央凹陷。研究利用常载荷下的钢球在较小的初始间隙下冲击附有润滑油的玻璃盘,在接触区外围出现了外围凹陷,而不是熟知的中央凹陷。研究结果表明当初始的冲击间隙较大时,油膜的压力分布和厚度以及中心压力-时间曲线中的峰值和接近结束时的中央凹陷都与以前的自由落球问题相似。随着初始的冲击间隙减小,最大压力从接触区中心转换到圆周外围区,相应地,中央凹陷变得越来越不明显而在外围区出现了圆周凹陷,进一步的数值分析,发现当油膜足够厚时在小的初始间隙条件下也出现了外围凹陷。这主要是当初始的冲击间隙变小时,中央油膜厚度比大冲击间隙条件下润滑油被"冰冻"时薄很多,中央凹陷不明显;在外围区域,表面间隙很小,局部挤压效应变强,因此形成了外围凹陷。