阶梯腔结构对水润滑动静压阶梯腔艉轴承力学性能的影响

建立不同型腔数目和不同型腔长度的水润滑动静压阶梯腔艉轴承的三维实体模型,利用ANSYS Workbench软件对模型进行有限元静力分析,研究腔数和腔长对阶梯腔艉轴承力学性能的影响。结果表明:随着阶梯腔腔数增加,轴承应力集中区域减少且应力应变变化趋于平缓,而轴承位移值变化不大,因此增加腔数能有效改善艉轴承的力学性能,增加轴承的稳定性;阶梯腔腔长过大或者过小时都会导致轴承应力应变值变大,影响轴承的力学性能,对于6腔阶梯腔艉轴承,当腔长在420~460 mm之间时,轴承的力学性能相对稳定。     

油水两相流润滑轧机油膜轴承的摩擦行为分析

目的研究含水润滑油对轧机油膜轴承的摩擦学性能的影响。方法选取轧机油膜轴承为研究对象,利用油水两相流体数学模型和弹流润滑方程研究轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析油水两相流体润滑膜的压力、膜厚分别随含水率、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果水介入润滑油之后,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度先增加,在含水率为30%左右时达到最大值(0.08 Pa·s),之后又迅速减小,直至接近于纯水的黏度(0.001 Pa·s)。当含水率为30%时,无量纲膜厚达到最大值(0.82),当含水率为90%时,无量纲膜厚达到最小值(0.68)。结论随着含水率的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,作为润滑剂,油包水流型比水包油流型具有更好的润滑性能,且在流型转变点处的润滑性能最优。随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小,承载能力减弱,膜厚增加,润滑性能增强。随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加,承载能力增强,膜厚减小,润滑性能减弱。     

轧机油膜轴承的失效故障树分析

以轧机油膜轴承为研究对象,分析了引起其发生失效的各个因素,建立了轧机油膜轴承失效故障树。通过对故障树的定量分析,得出了轧机油膜轴承故障树的各阶最小割集,从而确定了锥套损坏、衬套损坏和润滑油变质为轧机油膜轴承失效的主要形式,并提出了预防轧机油膜轴承失效和提高轧机油膜轴承可靠性的相关措施。     

油水两相流对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响

研究润滑油中混入水后对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响。建立油水两相流体的数学模型,以及轧机油膜轴承热弹流润滑的数学方程,利用多重网格法及多重网格积分法对上述方程进行求解,并分析润滑膜压力、膜厚随含水量、主轴转速、轧制力的变化关系。结果表明:与纯油润滑相比,油水两相流体润滑具有更好的润滑特性,且随着含水量的增加,膜厚增大,承载能力增强;随着主轴转速的增加,膜厚增加,承载能力减小;随着轧制力的增加,膜厚减小,承载能力增强。在油水两相流润滑条件下,热效应对于轧机油膜轴承弹流润滑的影响不能忽略。     

油水两相流对轧机油膜轴承等温弹流润滑的影响

研究轧机油膜轴承润滑油混入冷却水形成的油水两相流对轴承等温弹流润滑的影响。建立油水两相流体模型和弹流润滑方程,研究油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析流体润滑膜的压力、膜厚随含水量、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果表明:随着含水量的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,油包水流型作为润滑剂时润滑性能最优;随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小、膜厚增加,而随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加、膜厚减小。     

表面波纹度对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,建立油水两相流的弹流润滑模型,利用多重网格法及Fortran程序分析表面波纹度对轧机油膜轴承润滑性能的影响。结果表明:表面波纹度对轧机油膜轴承润滑性能的影响不可忽略,并且是不利的;考虑波纹度后,接触中心区产生明显的波动现象,最大压力增大,最小膜厚减小,润滑性能减弱;随着表面波纹度幅值和波长的增加,接触区波动幅度更加显著;在一定范围内随着油水两相流体中含水量的增加,压力增大,膜厚增加,润滑能力增强。     

瞬变载荷作用下水润滑轴承弹流润滑性能分析

综合考虑热效应与时变效应,建立水润滑轴承润滑数学模型,数值模拟阶跃、矩形脉冲、正弦脉冲以及高斯脉冲4种不同形式的瞬变载荷下,水润滑陶瓷轴承的压力与膜厚在不同瞬时的变化趋势。结果表明,在瞬变载荷作用的时间段内,压力增大,膜厚减小,且相比膜厚的波动幅度压力波动较为明显;4种形式的瞬变载荷中,矩形脉冲与阶跃载荷产生的最小膜厚最低。     

水介入及初始条件对轧机油膜轴承瞬态热弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立油水两相流的弹流润滑模型,分析轧机油膜轴承在水介入润滑油后对其润滑的瞬态影响,并讨论不同初始条件下的瞬态润滑特性。结果表明：不同瞬时下,润滑膜的压力膜厚变化明显;润滑油介入水后,随着含水量的增加,润滑油黏度增加,润滑膜的中心压力及中心膜厚增加,最小膜厚先增大后减小,最大温度降低;随着初始转速的增加,最大压力减小,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均增加;随着初始轧制力的增加,最大压力增加,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均减小。     

基于有限元法进出水孔和过度圆角对水润滑动静压艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明：进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。