限制空间中的弹性流体动压润滑

在经典的弹性流体动力润滑理论分析中,油膜压力的计算要满足载荷平衡条件,而这一条件并不适用于发生在限制空间中的弹流润滑,当弹流润滑发生在限制间隙中,油膜的承载力会随工作参数的变化而变化。对限制间隙条件下等温线接触弹流润滑问题进行数值分析,研究油膜厚度及压力的变化规律。结果表明:在限制间隙等温线接触弹流润滑条件下,油膜厚度及压力随速度参数以及材料参数的增加而增加,而限制间隙增加时,膜厚增加,压力减小。根据数值分析结果,拟合出限制间隙条件下的膜厚计算公式,该公式有较小的计算误差。     

限制空间中的弹性流体动压润滑分析

在经典的弹性流体动力润滑理论分析中,油膜压力的计算要满足载荷平衡条件,而这一条件并不适用于发生在限制空间中的弹流润滑,当弹流润滑发生在限制间隙中,油膜的承载力会随工作参数的变化而变化。对限制间隙条件下等温线接触弹流润滑问题进行数值分析,研究油膜厚度及压力的变化规律。结果表明:在限制间隙等温线接触弹流润滑条件下,油膜厚度及压力随速度参数以及材料参数的增加而增加,而限制间隙增加时,膜厚增加,压力减小。根据数值分析结果,拟合出限制间隙条件下的膜厚计算公式,该公式有较小的计算误差。     

固体颗粒对线接触热弹流脂润滑特性影响的数值分析

基于线接触热弹流脂润滑数值计算模型,结合单个球状固体颗粒的相关参数进行修正,建立考虑固体颗粒的线接触热弹流脂润滑的数值计算模型。采用多重网格法求解压力、膜厚和润滑油膜平均温升等润滑指标,得到不同颗粒速度、尺寸半径和中心位置下润滑油膜的压力、膜厚及温升分布并进行对比分析。结果表明:润滑脂中的固体颗粒容易造成油膜压力和温升的突变;随着固体颗粒向油膜中心的移动以及中心速度和颗粒半径的增大,压力、膜厚和平均温升整体分布都向入口区移动,其中颗粒半径对油膜压力、膜厚和平均温升的影响尤为显著。因此,在实际工作中应尽可能避免接触区内混入固体颗粒,尤其是半径相对较大的固体颗粒。     

机械结合面微观接触弹流润滑数值分析

结合传统点接触润滑问题和分形接触理论,将与表面形貌相关的微观参数引入部分膜弹流润滑问题,建立了机械结合面在润滑状态下的微观弹流分形点接触分析模型。对该模型进行无量纲化处理后,将其中的Reynolds方程、膜厚方程和载荷平衡方程分别采用有限差分法和二重积分的九点Simpson方法在求解域网格上进行离散,然后分别采用多重网格法和多重网格积分法计算得到润滑油膜压力和油膜厚度的三维分布。从计算结果可得,当微观接触表面具有一定粗糙度时,在出现油膜压力峰位置附近会出现油膜收缩。     

流变模型对剪切稀化流体弹流油膜厚度影响的研究

基于Carreau流变模型和Ree—Eyring流变模型,对剪切稀化流体线接触弹流润滑进行了完全数值分析,得到了同一种润滑油在不同流变模型下的弹流油膜厚度。将理论分析得到的油膜厚度、经典弹流膜厚公式计算的油膜厚度以及实测的油膜厚度进行了对比,结果表明：基于Carreau流变模型的理论分析结果更能反映剪切稀化流体的实际弹流油膜厚度;在相同工况下,基于Ree—Eyring流变模型的理论分析结果低估了剪切稀化流体的油膜厚度,经典弹流膜厚公式过高地估计了剪切稀化流体的油膜厚度。研究结果表明：幂函数形式的流变模型更能反映剪切稀化流体的流变特性。     

高速铁路轴箱轴承接触润滑机理

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型,在轴箱轴承工况条件下,分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况;建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型,并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较,而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明,在给定运行工况条件下,随着运行速度的增大,轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小,油膜增大;而当轴承载荷增大时,其油膜厚度减小,润滑压力增大。     

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。     

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.     

考虑弹流润滑效应的三点接触球轴承刚度特性分析

为获得润滑状态下三点接触球轴承更为准确的刚度特性,应考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。文中基于拟静力学模型考虑高速离心力和陀螺力矩效应,根据给定轴承的结构参数和工况,计算滚动体与内外圈的法向接触载荷和各部件的运动速度。将拟静力学模型的计算结果和润滑介质参数代入弹流润滑模型,求解出滚动体与内外圈之间的压力分布和油膜厚度分布。进一步研究了转速、轴向载荷和润滑油的初始黏度对油膜压力和最小油膜厚度的影响。基于弹流润滑理论分析了转速和轴向载荷对轴承接触刚度、油膜刚度及综合刚度的影响。结果表明：转速的提高会大幅增加润滑油膜的整体厚度;润滑油初始黏度的增大会增加油膜厚度;随着轴承转速的提高,轴承的整体轴向刚度和轴向油膜刚度减小;随着轴向载荷的增大,轴承轴向刚度和轴向油膜刚度增大,且差值变化不大。     

线接触弹流润滑下固体表面热应力的计算

线接触热弹流润滑下,与油膜接触的两固体表面会产生温升变化,固体表面必定会产生热应力,由于固体表面受到了非均匀油膜压力的约束,数值求解固体表面热应力的难度较大。将热力转换原理和热弹性力学理论引入弹流润滑计算中,给出了数值计算方法,实现了固体表面线胀系数的数值求解,解决了热应力和热弹性变形的数值计算,通过算例得到了满足收敛精度的润滑特性和热应力的数值解,并讨论分析了线载荷变化对固体表面热应力的影响。研究内容可为热弹流润滑分析和约束条件下固体热应力分析提供理论基础和数值方法。     

指数率流体热弹流润滑分析

应用多重网格技术,求得了指数率非牛顿流体线接触热弹流润滑的数值解,分析了油膜压力、厚度和温度等随流变指数、速度参数、滑滚比及载荷参数的变化关系,并与相同工况下的等温解进行了比较。结果表明,随着流变指数的增加,油膜厚度和温度、入口处的当量粘度、最小膜厚、中心膜厚和最大温升均增大,而油膜压力和摩擦因数的变化较小。指数率流体弹流润滑问题的热效应不可忽略;与压缩功项相比,油膜能量方程中的热耗散项对温度的影响最大。同时,无量纲速度参数、滑滚比和载荷参数等均影响热弹流润滑特性。     

少齿数非对称齿轮热弹流润滑特性建模分析

少齿数非对称齿轮以其小体积、大传动比和高承载能力等优势,在各领域得到越来越广泛的应用。而良好润滑条件下,参数变化对少齿数非对称齿轮的热弹流润滑性能具有重要影响,同时对齿轮的传递效率和寿命具有重要影响。基于赫兹接触理论和热弹流润滑理论,建立少齿数非对称齿轮热弹流润滑数学模型。通过有限差分法对方程组进行差分离散,利用Newton-Raphson方法对Reynolds方程进行完全数值求解,获得油膜压力和油膜厚度的分布情况。通过超松弛迭代计算方法求解热弹流润滑方程组,得到少齿数非对称齿轮副啮合线上5个特殊点的热弹流润滑特性,分析压力角、变位系数、载荷和转速与油膜厚度、压力和温度之间的变化规律。结果可知:温度最大值出现在啮入点,节点处的油膜温度接近稳态润滑油的温度,油膜温度和油膜压力的变化趋势一致。     

变位系数对直齿轮弹流润滑的影响

运用齿轮弹流润滑稳态等温线接触数学模型,对渐开线变位直齿轮进行弹流润滑数值分析;计算并分析正传动和负传动2种工况下变位齿轮的弹流润滑状态,并与标准齿轮传动计算结果进行比较;讨论正传动工况下,变位系数对齿轮弹流润滑的影响。结果表明,稳态等温条件下,齿轮的变位对油膜压力影响不大,而正传动工况下,随变位系数的增大膜厚增大,在负传动工况下,随变位系数的增大膜厚变薄。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题。通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点,提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其物理模型,导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程,这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用。本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题，通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点，提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其特点模型，导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程，这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用，本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

考虑动态特性的角接触球轴承微观热弹流分析

建立角接触球轴承的几何和数学模型,综合考虑几种不同轴承材料的弹流润滑性能,求得套圈采用Si3N4、滚球体采用GCr15的角接触球轴承的热弹流润滑完全数值解。在此基础上,进一步考虑角接触球轴承的几项重要基本参数(密合度、钢球数目等)及接触角随轴向载荷的变化对弹流润滑性能的影响。对轴承在承受纯轴向载荷作用下的热弹流润滑完全数值解进行分析,求得在不同轴向载荷下的压力、膜厚及温度分布图。结果表明:套圈、滚球体材料均选用Si3N4和分别选用Si3N4、GCr15两种情况下,最小油膜厚度更大,同样工况下,后者滚球体表面温度更低;密合度的增大有利于润滑油膜的形成;滚球体数量越多,油膜整体压力越小,油膜厚度越大,滚球体、套圈及油膜温度越低;轴向载荷越大,轴承的实际工作接触角越大;接触角的变化对弹流润滑具有很大影响,在考虑了接触角随轴向载荷的变化后得知,接触角增大,油膜的最小膜厚增大,最大压力减小。     

计入薄壁构件挠度变形的线接触弹流润滑分析

由于薄壁构件在受力情况下产生挠度变形,对弹流润滑有一定影响,导致原来的弹流润滑计算存在较大误差,经典的接触模型已不再适用。提出一种考虑薄壁平板挠度变形的弹流润滑线接触模型,该模型能够确切反映薄壁平板的挠度变形对弹流润滑的影响;采用有限元仿真软件建立薄壁平板的挠度变形模型,在挠度变形的基础上,分析速度参数及载荷参数对线接触弹流润滑性能的影响。研究结果表明:挠度变形对薄壁件润滑的影响十分明显,油膜压力减小,中心膜厚分布范围增大,膜厚值减小;随着速度及载荷参数发生变化,油膜压力及膜厚也相应地发生改变;当其他条件不变时,中心油膜厚度随速度的增加而增大,且中心油膜区域逐渐增加,速度参数对油膜压力影响较大,油膜压力随着速度的增加而升高,颈缩现象逐渐出现;油膜压力随着载荷的增大而升高,同时油膜厚度逐渐减小。     

变位斜齿轮的热弹流润滑数值分析

运用斜齿轮有限长线接触数学模型,对渐开线变位斜齿轮进行热弹流润滑数值分析;分析正变位、负变位、等变位3种变位系数下斜齿轮的热弹流润滑状态,计算不同变位系数下斜齿轮的油膜压力、膜厚及温升,并与标准斜齿轮传动计算结果进行比较。结果表明:热弹流润滑条件下,斜齿轮的变位对油膜压力影响不大,对膜厚有较大的影响;变位斜齿轮正传动时,随变位系数的增大,压力减小,膜厚增大;沿最长接触线时,与标准斜齿轮的传动相比,变位斜齿轮正变位系数下压力最小、膜厚最大、温度最低,因此,选择正变位系数更有利于斜齿轮的润滑。     

固液两相流体弹流润滑研究

应用微极流体理论,考虑流体的可压缩性,建立线接触微极流体动力润滑的基本方程,进行固液两相流体稳态流动弹流润滑数值分析,获得了润滑油膜压力、形状以及摩擦力分布,分析了微极参数对润滑性能的影响,并与不可压缩流体结果进行比较。结果表明,固液两相润滑流体较单相牛顿流体,在增加膜厚、提高承载力方面有显著的作用,而接触表面的摩擦因数有所降低,流体的可压缩性降低了油膜压力与油膜厚度。     

接触固体曲率半径对非稳态热弹流润滑的影响

研究接触区的当量曲率半径对弹流油膜性质的影响,利用多重网格法求得非稳态弹流润滑问题。得到了接触固体两种等效曲率半径下的热弹流润滑数值解。数值模拟的结果显示最小膜厚的变化与Hamrock和Dowson的点接触弹流润滑的最小膜厚公式一致。在其他参数不变的情况下,曲率半径增加一倍,油膜的压力大约减小一倍,其第二压力峰变钝变宽;而膜厚增大,但其增加的幅度相比压力的增加要小很多;而温度的变化减小。