基于ECT对油气润滑中油膜厚度的研究

油膜厚度是评价油气两相环状流的重要指标.论文利用ECT电容层析成像传感器,在油气润滑实验台上,研究了不同单次供油量下水平输油管内的油气两相流油膜厚度变化规律.实验结果表明：随着供油量的逐渐增大,油膜厚度经历了从极薄且不稳定,到油膜较厚相对稳定,到油量沉积、流型变化的过程;在供油量较小的时候,油膜在弯曲管路容易断裂,当供油量较大时,油膜容易在弯曲管路发生堆积.     

喷嘴结构对油气润滑环状流特性的影响

油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度场分布进行了数值模拟分析,得到了轴承与轴承腔体的温度场分布.并进一步研究了供油量、润滑油粘度、轴承转速和载荷对轴承温升的影响,得到了油气润滑参数等与轴承温度场热平衡之间的关系.结果 表明:轴承转速与径向载荷是影响高速滚动轴承生热量与温升的主要因素,轴承内部温度场分布不均匀,对于特定工况存在最佳供油量与润滑油黏度使轴承温升最小.     

喷嘴结构对高速滚动轴承油气润滑两相流特性的影响

基于油气两相流基本理论,采用 Fluent 仿真软件建立油气润滑系统喷嘴、轴承腔的油气两相流模型,分析油气两相流流经直接喷射型和内圈喷射型2种结构喷嘴后在轴承腔内的流动状态,分析内圈喷射型喷嘴的竖直管道与倾斜管道夹角及喷嘴出口结构等关键设计参数对轴承内部油气两相流分布状况的影响。仿真结果表明：内圈喷射型喷嘴具有更好的润滑效果,减小了油气润滑系统的耗油量和耗气量;竖管与倾斜管道夹角越小,越利于环状流的保持,供油均匀性越好;突扩管结构设计,有利于缓解因油气波动造成的供油不均匀。     

滚滑轴承滑块的油-气两相流润滑分析

为改善滚滑轴承的润滑,运用两相流理论对其滑块进行油气润滑设计,建立滑块的油-气两相流CFD模型,分析不同入口角度、进气速度、进油速度和润滑油黏度对流场油相分布的影响。结果表明:油-气混合润滑方式能在内外滚道接触区形成有效的润滑油膜;油气管道夹角影响油滴分布,角度过大时大量油滴会在滑块侧面上附着,角度过小时油滴会在外滚道入口处堆积,造成供油连续性不好,油膜稳定性下降;进气速度过大会降低油滴附着率,无法形成有效油膜,而进油速度过大会造成润滑油累积,出现搅油现象,因此选择合适的进气和进油速度,才能控制油滴的大小和保持润滑过程的连续性;润滑油黏度会影响油滴在滑块上的附着效果,合理地选择润滑油黏度,才能保证流场油相分布均匀。     

喷嘴位置对轴承腔内油气润滑两相流的影响

基于气液两相流理论,采用多重坐标系法构建角接触球轴承数值计算模型,分析不同喷嘴位置和转速下轴承腔内油相体积分数、保持架表面及轴承内外圈的油气分布特性。结果表明：在轴承低转速下,正面供油时轴承腔内油相体积分数及其周向分布的波动大于背面供油;正面供油时保持架下表面会产生润滑油的积聚,造成润滑油无法及时通过出口排出,而背面供油时润滑油在保持架表面的油相分布更均匀;正面供油时内圈左面油相体积分数较高,外圈油相分布变化较大,而背面供油时内圈右面、中间面及外圈中间面油相体积分数较高。不同转速下喷嘴位置对腔内油相分布的影响也不同,低转速下正面供油时腔内油相体积分数更高,高转速下喷嘴位置对轴承腔内油相分布的影响较小,润滑油在轴承腔内分布较为均匀,保持架下侧未见明显的润滑油积聚。     

油气润滑系统混合器设计及内部流场仿真分析

设计一种新型油气润滑系统油气混合器,对其工作原理、结构设计、流场流型及油气管末端供油情况进行研究。建立包括螺旋管的流体域模型,将整个流体域分为润滑油初始区域、油气混合区域、螺旋管区域和末端直管区域。利用Fluent软件进行数值仿真模拟,建立瞬态模型分析单次打入润滑油的情况下油气两相流的形成机制,提出新的油气混合理论模型。研究结果表明：新型油气混合器结构紧凑,能实现精确定量的油气供给;高速压缩空气能够将润滑油分为两部分,一部分润滑油附着在管壁上以较低的速度向前流动,另一部分随着空气以较高速在管道中心向前流动,从而使得润滑油能够在较短时间内均匀分布在整个管道的管壁之上;在油气管末端,由于背压的影响,润滑油的分布复杂多变,但仍能保证油的连续供给。     

低压腔涡旋压缩机润滑系统的模拟分析

在不考虑润滑油可压缩性和油池高度相同的条件下,采用 Realizable k －ε湍流模型、VOF 两相流模型,研究润滑油黏度、压缩机频率对低压腔涡旋压缩机离心式供油系统曲轴出口润滑油流量和主轴承径向供油孔出口润滑油流量的影响。研究结果表明,压缩机频率越高、润滑油黏度越低,曲轴出口和主轴承径向供油孔出口润滑油流量越大,润滑油到达摩擦副的时间和供油量达到稳定状态的时间越短,且润滑油黏度对供油量的影响比压缩机频率对供油量的影响大。     

高黏度齿轮油润滑状态转变的试验观察

利用双色光干涉润滑油膜测量技术,观察球-盘接触副内大黏度齿轮油润滑状态的转变过程,并对不同速度和载荷条件下润滑状态在不同区间内的转化进行定量分析。结果表明:在充分供油条件下,随卷吸速度增加,润滑油膜从弹流润滑状态向动压润滑状态转化,且2种润滑状态之间存在着明显过渡区间;而随着载荷的增加,润滑油膜从动压润滑向弹流润滑状态转化;在定量供油条件下,润滑油膜在弹流润滑区间内从富油润滑状态向乏油润滑状态转化。     

油气润滑系统油气两相流流型转变研究

依据Mandhane图中环状流转变阈值,利用MATLAB软件将选取的阈值与已有的无量纲准则数进行关联,拟合得到油气润滑工况下新的间歇流-环状流转变的无量纲准则式;借助Fluent软件仿真验证该准则式的合理性,并通过仿真得到油气润滑中分层流-环状流、间歇流-环状流的流型转变图。研究结果表明,两相流流型仿真图中气液相分布规律与文献中对流型的描述一致,压降分布规律也基本符合已有的结论;由于管径小的原因,新的流型图转变曲线位置较Mandhane图环状流部分偏下,但曲线走势基本相同,故该流型图可以作为研究油气润滑环状流流型转变的依据。     

油气润滑系统中油气两相膜形成的数值模拟

通过在Fluent建立流场计算模型,对油气润滑系统中润滑油在管道中的输送过程进行数值计算。针对雷诺数对于两相流中油滴大小的影响及雷诺数对两相流是否连续的影响进行研究。通过模拟发现,在雷诺数取值合理的情况下,管道中形成连续的油气混合物,且润滑油被离散为油滴状,符合油气润滑的技术要求。     

油气润滑输送管内环状流的特性分析

根据滑动轴承润滑工况．提出了油气润滑输送管内环状流的转变机理,利用小扰动法,对环状流气液界面的稳定性进行分析,并依据液膜平均厚度沿周向的分布规律,分析了环状流的均匀性,为环状流在管道内正确输送提供理论依据,为油气润滑工况下滑动轴承的性能研究提供了前提条件。     

基于正交实验的油气润滑系统参数实验研究

油膜厚度是油气润滑中一个非常重要的评价指标。利用油气润滑实验台,结合ECT电容电析成像技术,在正交实验法的基础上研究了不同供气压力、单次供油量和单次供油间歇时间三个润滑系统参数对水平油管中油气两相流油膜厚度的影响。实验结果表明：在实验研究的影响参数中,供气压力对于油膜厚度影响作用最大,单次供油间歇时间次之,单次供油量对油膜厚度的影响作用最小;同时在实验研究参数选取的范围内,得出最薄油膜厚度的实验条件为：供气压力0.4 MPa、单次供油量2 mL、单次供油时间间隔15 s。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

油气润滑管道环状流形成及影响因素研究

建立了油气润滑系统中内径为6 mm的水平管模型,利用FLUENT仿真软件对管内油气两相环状流进行了数值模拟,研究分析了油液速度、气体速度对环状流质量的影响。结果表明,气体速度是影响环状流质量的主要因素,在油量一定时气体速度为60 m/s~80 m/s时形成的环状流品质较好。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。     

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。     

油气润滑系统发展综述

在回顾油气润滑系统国内外发展历程的基础上,对进入21世纪以来油气润滑系统的发展现状作了综合评述,说明油气润滑系统的理论研究逐步深入,集成方式不断完善,应用场合继续延伸,尤其是与计算机技术、传感检测技术的有机结合,使其在自动化程度、润滑可靠性等方面有了长足的进步。对油气润滑系统的发展前景进行了预测,指出特殊条件下气液两相流体环状流型形成机制、润滑点最佳供油量、系统高可靠性将是未来的发展方向。