基于多参数耦合的圆柱滚子轴承润滑分析

在滚动轴承润滑中，轴承表面粗糙度和固体颗粒对润滑油的影响不能忽视，因此需对Dowson-Higginson方程进行修正。考虑表面粗糙度、固体颗粒、轴承动力学及滚子修形的多尺度参数的耦合影响，建立圆柱滚子轴承的复杂润滑模型并进行数值求解，提出一种基于Dowson-Higginson公式的最小膜厚改进公式。利用轴承动力学求解滚子的实际载荷和速度，结合有限长滚子弹流润滑，考虑表面粗糙度和微极流体效应，建立有限长弹流润滑模型，并推导出改进的油膜厚度方程。结果表明：圆柱滚子轴承润滑存在“端面效应”,最小油膜厚度与最大油膜压力均出现在滚子两端，通过滚子凸度设计可改善这种现象。数值算例分析结果表明，改进后的膜厚方程具有较高的精度。改进后的膜厚方程准确、全面地描述了圆柱滚子的实际润滑情况，能够为其结构设计、加工方法、传动效率、润滑特性、疲劳寿命及可靠性等研究提供理论及分析工具。