新型水润滑轴承材料的流体润滑性能分析

采用无限短近似简化Reynolds方程,对飞龙、赛龙及聚四氟乙烯3种新型水润滑径向轴承进行流体润滑的数值分析,探讨载荷和转速对3种轴承的偏心率和偏位角的影响。结果表明:水润滑条件下,不同材料的润滑性能是不同的,其中PTFE材料润滑膜压力及中心膜厚最大,飞龙材料最小;随着转速的增大,3种材料轴承的偏心率均减小,偏位角均增大;随着载荷的增大,3种材料轴承的偏心率增大,偏位角减小;偏心率太大则润滑膜太薄,必然导致过高的轴承温度,对轴承的工作不利。     

水润滑飞龙轴承热弹流润滑性能分析

利用考虑热效应的Reynolds方程,对水润滑条件下的飞龙轴承进行考虑热效应时的弹流润滑理论分析。通过数值模拟讨论载荷、转速和轴径对水润滑膜压力及膜厚的影响。结果表明:热效应对水润滑膜压力的影响几乎可以不计,而膜厚减小;随载荷增大,压力峰值有所增大,膜厚随载荷的增大而减小;随转速的增大压力峰值减小,而膜厚随转速的增大而增大;轴径的大小对压力的影响不明显,但随轴径的增大膜厚减小。     

摆动工况下直齿轮瞬态弹流润滑分析

建立摆动工况下直齿轮的弹流润滑模型,解决因旋转方向改变导致的坐标系统不一致的问题;考虑时变效应,对以正弦规律摆动的直齿轮进行弹流润滑分析。结果表明：摆动工况下的中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大压力均出现明显的波动变化,且都在旋转方向改变瞬时附近达到最小;摆动频率对压力和膜厚影响显著,在高频率摆动工况下的中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大压力变化幅度更明显,且均高于低频摆动工况下相应的油膜压力和膜厚;摆动工况特别是高频摆动工况下的中心油膜压力和最大油膜压力会出现骤增和骤降现象,使啮合齿面应力循环频率加大,易导致齿面接触疲劳,因此要避免高频摆动。     

水润滑飞龙轴承的微观热弹流润滑分析

考虑温度场和轴承表面连续余弦波状粗糙度的影响,对水润滑飞龙轴承进行弹流润滑分析;通过数值分析方法求得轴承的完全数值解;分析粗糙度函数的幅值和波长对压力、膜厚的影响。结果表明：考虑表面连续波状粗糙度时压力和膜厚出现波动,最小膜厚减小;粗糙度函数幅值增大,压力变化不明显,膜厚波动增大,最小膜厚减小;粗糙度函数波长增大,压力波动增大,膜厚变化不大。     

Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层残余应力的有限元分析

为分析大气等离子喷涂Al2O3-40%Ti O2复合陶瓷涂层在冷却过程中涂层崩裂的现象,本文采用有限元方法,研究了涂层内部残余应力分布情况,探讨了涂层厚度、孔隙、裂纹等因素对残余应力的影响。结果表明:基体与粘结层和粘结层与涂层的界面边缘处出现了应力集中区域,随着X尺寸(模型水平方向的距离)的增加,涂层及粘结层内部应力由压应力转变为拉应力;涂层厚度只对残余应力值有影响,对应力分布状态影响较小,随着涂层厚度的增加,X向(径向)应力逐渐增加,Y向(轴向)应力及剪切应力在界面边缘处急剧变化;大孔隙、纵向裂纹对涂层残余应力影响较大。有限元模拟分析较好的解释了涂层在冷却过程中涂层层状崩裂的现象。     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

水下仿生贝壳电磁驱动器动力学分析

仿生驱动是水下航行技术的一个重要发展趋势，目前仿生贝壳相关研究较少，为了研究仿生贝壳电磁驱动器的动力学特性，首先基于电磁感应和双贝类贝壳的外形结构及喷射运动机制提出一种仿生贝壳电磁驱动器，建立驱动器执行机构的动力学模型并推导动力学参数，构建永磁体受到的磁力矩的数学模型。接着通过Ansoft Maxwell 进行电磁仿真验证，依据对数螺线极坐标方程建立仿生贝壳模型并通过永磁体阵列排布优化动力学参数。最后完成动力学响应计算和分析。结果表明，磁力矩模型验证结果准确，优化后仿生贝壳驱动器动力学幅频响应均存在一个共振峰值，且在外部激励为10 Hz附近时均出现相位跳跃现象，当系统阻尼为0.003 N∙s/m时，执行机构振动幅值出现短暂平台效应而后迅速衰减。研究结果可为基于仿生贝壳电磁驱动器的流量控制系统和水下航行系统的动力学分析提供参考。     

考虑固体颗粒效应的直齿轮跑合瞬态弹流润滑分析

建立了含固体颗粒的弹流润滑模型,推导了考虑颗粒效应的Reynolds方程,考虑了时变效应、载荷和转速,对直齿轮跑合进行了弹流润滑分析。结果表明:颗粒所在区域2的油膜压力显著增大,考虑颗粒后的膜厚减小。颗粒尺寸增大,油膜压力增大,膜厚减小。载荷增大,颗粒所在区域2的油膜压力增大,膜厚减小。转速越小,固体颗粒效应越明显,油膜压力变化显著,膜厚变小。考虑固体颗粒后的最小膜厚和最大压力均变小,中心油膜压力有所增大,中心膜厚减小。     

膜片联轴器失效故障树分析

膜片联轴器中的膜片属于关键件,其材料要求具有高强度、耐疲劳性、耐热性和耐腐蚀性。在一些苛刻工况下膜片联轴器会失效甚至报废,主要失效原因为膜片损坏扭断、安装错误和螺栓损坏扭曲。故障树分析法作为工程系统可靠性分析与评价的有效方法,为膜片联轴器失效分析提供了一种有效的手段。通过对膜片联轴器故障树的定性、定量分析,指出了膜片损坏是导致该类联轴器失效的最主要原因,螺栓损坏和挠曲是影响膜片联轴器可靠性的主要因素。最后提出了延长膜片联轴器工作寿命的有效措施。     

微观形貌表征对直齿轮跑合弹流润滑的影响

高斯分布粗糙度函数相比余弦粗糙度函数,能更贴近地描述跑合前齿面粗糙轮廓曲线幅度分布。研究高斯分布的齿面粗糙度对齿轮跑合过程中轮齿间油膜压力和膜厚的影响,探讨瞬态效应对轮齿润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微弹流润滑的完全数值解。结果表明：采用高斯分布粗糙度时油膜压力变化明显,更符合啮合点出现粗糙峰而形成的轻微冲击对轮齿间油膜的影响,而采用余弦粗糙度时油膜压力则变化相对比较缓和;采用高斯分布粗糙度的最大油膜压力明显大于采用余弦粗糙度的最大油膜压力,故按照余弦粗糙度计算的最大油膜压力与实际最大油膜压力可能有较大偏差。