高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要。以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度。结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高,内滚道节点、内圈节点、外滚道节点、外圈节点温度依次降低;各节点的稳态温度随润滑油温度的降低呈线性减小,表明冷却润滑油对于控制轴承温度有重要作用。利用航空发动机主轴轴承试验机对轴承外圈温度进行试验研究,验证了热网络法求解轴承温度的可行性。     

线接触滚/滑状态下表面形貌的弹性变形研究

结合基于表面形貌频谱分析的预测方法和润滑理论对线接触弹流状态下表面形貌的弹性变形进行了研究。制造了4种表面形貌高度算术平均值S_a相同但结构不同的织构表面形貌,通过对表面形貌的频率分量进行降幅处理,并结合弹流润滑模型建立相应的算法,获得了不同载荷和转速工况下接触界面的表面形貌弹性变形结果。在此基础上,选用ISO 25178中的三维形貌高度参数S_a、功能参数V_(vv)和特征参数S_(ds)对弹性变形前后的表面形貌进行了表征和分析,并通过计算膜厚比对比了4种织构表面在考虑弹性变形前后的润滑特性。结果表明,弹流接触过程中表面形貌发生明显的弹性变形,且随着载荷和转速变化呈现不同的规律;不同结构的表面形貌弹性变形程度不同,弹性变形导致的表面形貌的变化对接触表面间润滑性能有明显影响。     

基于双盘试验的齿面时变摩擦特性研究

齿轮啮合过程中齿面时变摩擦特性对齿轮性能有重要的影响,为了研究不同形貌齿面的时变摩擦特性,利用双盘摩擦试验探讨了在线接触状态下表面形貌对摩擦因数的影响,并结合ISO 25178三维表面形貌表征参数进行了分析,然后利用试验结果研究了具有不同齿面特征的齿轮在啮合过程中摩擦因数的变化情况。研究表明,载荷、卷吸速度和滑滚比对接触面间摩擦特性的影响有着不同规律,表面形貌结构对接触面润滑拖动曲线的非线性上升区有一定影响;由于表面形貌的影响,双盘试验数据模拟的齿面摩擦特性与EHL数值模型计算结果有一定差异,并且在齿轮不同啮合区域表面形貌对于齿面摩擦因数曲线的影响程度不同,研究结果将为通过表面形貌设计改善齿面摩擦性能提供理论基础。     

点接触弹流润滑条件下表面弹性变形研究

为研究弹流润滑条件下点接触表面变形及其对表面性能的影响,采用激光微织构法制备了一组不同形貌参数的滚动轴承滚道表面试件,基于表面频谱分析和弹流润滑快速算法（幅值缩减法）分析了试件在不同工况参数下的弹性变形。使用ISO 25178三维形貌参数体系对变形前后表面进行表征,研究了点接触弹流润滑状态下表面形貌的弹性变形与载荷、转速的关系。研究结果表明,弹流接触使表面形貌发生显著的弹性变形,载荷、转速等工况参数对变形量影响较大,表面弹性变形使得形貌参数发生显著变化。