脂润滑微型球轴承弹流膜厚的实验研究

采用应变片测量方法,对同一基础油不同稠化剂或同一稠化剂不同基础油的脂进行对比实验。实验结果指出,脂膜的初始膜厚比它的基础油膜厚,脂膜厚度将随使用时间的增长而逐渐减小,一直到某一稳定状态,稳定膜厚约为基础油膜的70～75%。选用脂润滑时,低速运转轴承宜选用高粘度的矿物油为基础油的脂,高速时选用低粘度合成油为基础油的脂。脂膜厚度估算公式为h_a=(0.7～0.75)h_f,式中h_f为基础油富油时理论油膜厚度。附图12幅,表1个,参考文献10篇。     

脂润滑轴承油膜厚度计算中的几个问题

介绍了国内外关于脂润滑滚动轴承油膜厚度的计算和试验现状,较详细地阐述了供脂方法、缺油现象、剪切发热及稠化剂的断裂对润滑脂膜厚度的影响,并给出了计算润滑脂厚度的方法。     

基于电容法与光干涉法相结合的油膜测量方法

通过将电容法膜厚测量仪耦合在球-盘点接触光干涉试验台上,搭建油膜厚度测量装置。通过对目标球-盘接触副采取合理的导电措施以及台架绝缘设施来保证润滑油膜电信号的提取,该装置可实现相同工况下膜厚度值及其相应的电信号(如油膜分压值和电容值)。在纯滚动接触情况下,分别对油润滑和脂润滑下的油膜进行测量,得到光干涉膜厚、油膜分压值和电容值随随卷吸速度的变化规律,并分析接触副电容随膜厚的变化。结果显示,随卷吸速度的增加光干涉膜厚升高而油膜分压值和电容值减小,电容值随着膜厚的增加而逐渐降低。实验结果初步验证了该测量系统的可行性,可为后续实际接触副内润滑状态的评估提供方案。     

滚柱式超环面行星蜗杆传动弹流润滑研究

给出了滚柱式超环面行星蜗杆传动转子蜗杆和定子螺旋面上载荷分布及其与滚柱之间最小油膜厚度计算公式.分析了弹流润滑的影响因素和影响规律,为该种传动的设计与制造提供了理论依据.     

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动热弹流润滑分析

为了改善蜗杆传动副的润滑性能和抗胶合能力,提高其传动效率,在弹性流体动压润滑理论和倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动啮合特点研究的基础上,建立了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的线接触弹流润滑模型;基于Ree-Eyring流体线接触弹流润滑膜的数学模型,分析传动过程中等温最小油膜厚度及热弹流润滑最小油膜厚度的分布规律,分析了滚柱半径、滚柱偏距、喉径系数及倾斜角对热弹流润滑最小油膜厚度的影响。分析结果表明,倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动具有更好的润滑性能;滚柱半径和喉径系数对传动副的润滑性能影响最大,为了使该传动副保持较好的润滑性能,其滚柱半径不宜过大,滚柱偏距和喉径系数不宜过小。     

弹性流体润滑状态图的研讨与改进

本文研讨并提出一种新的弹流润滑状态图。新图不仅能直观地反映出油膜厚度随载荷和速度的变化,而且能与道森所提供的油膜厚度图统一起来。若将道森所提供的膜厚图坐标换成为新润滑图的坐标,膜厚图的应用范围就不再受无量纲载荷参数G等于5000的限制,当G值不等于5000时,本文提供的系数K可对膜厚进行修正。     

考虑热效应作用的浮环轴承润滑特性分析研究

针对高速工况下浮环轴承润滑特性的理论预测和实验结果存在偏差的问题,在充分考虑热效应影响的基础上建立涡轮增压器径向浮环轴承的热流体动力润滑模型。该模型的理论计算结果和试验结果基本一致,验证其正确性。研究浮环内外层油膜间隙、浮环厚度和浮环宽度等浮环结构参数对浮环轴承润滑特性的影响。结果表明：在其他参数一定时,外层油膜间隙变大时,环速比和流量将变大,将带走更多的热量,轴承温升降低;内层油膜间隙变大,环速比将变小,但流量增大,轴承温升下降;浮环厚度变大,环速比将下降,但浮环厚度对内外膜温升几乎没有影响;浮环外接触表面宽度越大,环速比下降,温升将变大。     

滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑特性分析

为了研究滚柱包络环面蜗杆传动的弹流润滑特性,在滚柱包络环面蜗杆传动啮合理论研究和弹性流体动力润滑理论的基础上,建立了线接触等温弹流润滑数学模型。利用直接迭代法对传动副的弹流润滑进行求解,得到了传动副的油膜压力和油膜厚度曲线,分析了传动副在齿根圆、分度圆、齿顶圆处的弹流润滑特性,最后,分析了喉径系数和滚柱半径对滚柱包络环面蜗杆传动润滑特性的影响。结果表明,该传动副具有良好的润滑特性,增大喉径系数和滚柱半径,能够有效改善传动副的润滑性能。     

考虑热效应作用的浮环轴承润滑特性研究

针对高速工况下浮环轴承润滑特性的理论预测和实验结果存在偏差的问题,在充分考虑热效应影响的基础上建立涡轮增压器径向浮环轴承的热流体动力润滑模型。该模型的理论计算结果和试验结果基本一致,验证其正确性。研究浮环内外层油膜间隙、浮环厚度和浮环宽度等浮环结构参数对浮环轴承润滑特性的影响。结果表明:在其他参数一定时,外层油膜间隙变大时,环速比和流量将变大,将带走更多的热量,轴承温升降低;内层油膜间隙变大,环速比将变小,但流量增大,轴承温升下降;浮环厚度变大,环速比将下降,但浮环厚度对内外膜温升几乎没有影响;浮环外接触表面宽度越大,环速比下降,温升将变大。     

浮环轴承内油膜变偏心率与恒偏心率润滑特性对比分析*

目前对浮环轴承油膜特性的研究,主要基于偏心率对油膜压力及最小油膜厚度的影响,未能反映真实的油膜边界运动。利用计算流体力学的方法,实现浮环与轴颈之间的内油膜边界运动;建立轴颈-浮环之间内油膜润滑部位的流体域模型,研究多相流变偏心率下浮环轴承的油膜特性。结果表明：考虑变偏心率下的仿真计算结果更能反映真实的油膜润滑特性;最大油膜压力在恒定偏心率与变偏心率下均随着转速的升高而增大,最小油膜厚度在恒定偏心率下随着转速的增加保持不变,在变偏心率下随着转速的增加而减小;最大油膜压力与最小油膜厚度在变偏心率影响下变化更明显,为浮环轴承的优化设计提供了理论依据。     

乏油条件下圆柱滚子轴承的弹流润滑分析

基于有限长线接触弹流润滑理论,将等效供油层厚度和轴承相关参数作为输入量,求得乏油条件下圆柱滚子轴承弹流润滑的完全数值解;比较充分供油与乏油条件下轴承的润滑性能,研究乏油条件下供油层厚度、载荷、转速对圆柱滚子轴承润滑性能的影响。结果表明:随着供油量的减小,油膜厚度减小,第二压力峰降低,压力的起始点位置移向Hertz接触区;载荷增加,油膜厚度减小,这将对轴承的润滑产生十分不利的影响;随着转速的增加,压力区变得平坦,油膜颈缩向出口区移动,乏油程度更加严重。     

脂润滑轮毂轴承弹流润滑数值分析

基于Ostwald模型建立脂润滑控制方程,运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解,得到钢球-沟道的压力分布、油膜形状及最小油膜厚度。针对轿车轮毂轴承的典型应用工况条件,分析工况参数对油膜压力分布和油膜形状的影响。结果表明:脂润滑弹流膜具有与油润滑膜相同的二次压力峰和出口颈缩现象。在轿车轮毂轴承可能的承载条件下,随着载荷的减小,二次压力峰的高度降低,其位置向入口区移动;一定承载条件下,速度增加时,膜厚相应增加,油膜的平行部分缩短,二次压力峰的高度增加,其位置也向入口区移动;一定承载和卷吸速度下,润滑脂流变参数增大时,二次压力峰的高度升高,其位置向入口区移动,膜厚相应增加。     

浮环轴承贫油润滑温度预测模型研究

综合考虑供油量和润滑油温黏效应对浮环轴承润滑特性的影响,同时结合稳态下贫油润滑的油膜力模型,建立浮环轴承贫油润滑温度预测模型。以入口润滑油流量为可变参数,利用数值计算方法分析供油量对轴承内外油膜温度的影响,并在浮环轴承试验台上对出油口油温度进行测量。仿真结果与试验结果具有较好的一致性,验证了浮环轴承贫油润滑温度预测模型的准确性。研究结果表明:浮环轴承油膜温度随转速的增大而升高,随供油量的增大而下降;内油膜温升明显高于外油膜温升,浮环温度亦随供油量的减小而升高,浮环温度基本介于内外油膜温度之间。     

表面凹坑对点接触脂润滑油膜特性的影响

通过数值计算方法,研究了点接触脂润滑摩擦副表面存在凹坑时油膜厚度和油膜压力的分布规律,并与光滑表面条件下的油膜特性进行了对比。研究结果表明:点接触脂润滑摩擦副表面存在凹坑时,在凹坑边缘位置会出现油膜压力峰,而在凹坑中心周围油膜压力值较低;靠近入口处一侧凹坑边缘位置油膜厚度出现"凹陷"现象,润滑脂流经凹坑时油膜厚度则会"跃升";凹坑引起油膜压力和油膜厚度分布的变化会随着凹坑位置的变化而相应的变化;表面凹坑不利于点接触脂润滑摩擦副的润滑。     

考虑润滑油供给条件的油环-缸套摩擦副润滑分析

内燃机油环-缸套摩擦副润滑分析,多采用富油条件或假定某种特殊边界条件,与油环-缸套摩擦副实际润滑油供给状况不相符。以某四行程内燃机为研究对象,研究油环-缸套间润滑油流动与供给,确定油环进口油膜厚度;在此基础上,根据流量平衡和压力平衡,确定油环上、下轨各段工作面边界条件,并分别对各段求解Reynolds方程,分析油环-缸套摩擦副在计及润滑油供给条件下的润滑性能,并与富油状况对比。研究结果表明,计及供油状况下,油环-缸套摩擦副在上、下行程的润滑性能不对称,最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦力及摩擦功耗与富油状况均有一定差异,特别是在上行程差别显著。可见,考虑进口润滑油供给条件分析内燃机油环润滑性能,将对活塞环-缸套摩擦副的设计信赖性产生积极影响。     

考虑粗糙度的滚柱包络端面蜗杆传动等温弹流润滑分析

基于滚柱包络端面啮合蜗杆传动的传动理论与等温弹流润滑理论,考虑表面波状粗糙度的影响,采用数值分析方法着重分析了传动副不同啮合位置、粗糙度幅值、滚柱半径以及喉径系数对弹流润滑性能的影响。结果表明,传动副啮出位置蜗轮齿顶处润滑性能最差;粗糙度幅值、滚柱半径、喉径系数的增加均对润滑性能产生正面影响,会使油膜厚度增加、油膜压力下降。     

滚动轴承润滑状态的实验研究

滚动轴承润滑状态的实验研究表明，实际工况下轴承径难形成全膜，接触率一般在５０％－６０％之间，对部分膜测试发现，当接触率大于１０％时，工况参数（转速，载荷和温度）对接触率影响显著，小于１０％时影响径小。用哈姆罗克－道森公式计算的油膜厚度和实际油膜厚度差别显著。     

基于质量守恒边界条件的浮环轴承贫油润滑特性理论分析

对浮环轴承贫油润滑机理进行了理论分析。在Elrod算法的基础上,采用有限差分法求解基于质量守恒边界条件(Jakobsson-Floberg-Olsson,JFO)的表征内外油膜压力分布的Reynolds方程,推导内外油膜承载力、流量和注入内油膜的压差注油量的表达式,建立贫油润滑状态下的内油膜压力分布模型。利用Matlab对浮环轴承润滑机理进行了仿真计算,分析静载荷和供油压力对浮动环与轴颈的静平衡位置、内外油膜端泄量与压差注油量的影响,进而讨论贫油润滑状态下轴颈的静平衡位置。结果表明较大的静载荷会产生较大的浮动环偏心率和轴颈偏心率以及内外油膜端泄量,但是压差注油量则会减小。在贫油润滑状态下,内油膜在收敛间隙中发生破裂,承载能力下降,提高供油压力可以明显地增大压差注油量,有效地避免内油膜贫油现象的出现。     

计及轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析了稳定状态下轴受载变形导致轴颈倾斜时，径向滑动轴承流体动力润滑特性；推导了轴受载变形导致轴颈倾斜时的轴承油膜厚度达式；计算了不同轴颈倾斜角、轴颈倾斜方位和轴承偏心率等情况下的轴油膜压力、油膜反力(承载量)、端泄流量、轴颈摩擦系数和保持轴承稳定作的力矩。结果表明，轴受载变形导致轴颈倾斜时，无论是轴承油膜压力布和最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度，还是轴承承载量、端流量和保持轴承稳定工作的力矩等摩擦学性能，都有明显的变化。     

点接触乏油混合润滑的数值模拟研究

基于改进的统一Reynolds方程,对点接触乏油混合润滑进行数值模拟,研究供油量、载荷、卷吸速度等对混合润滑性能的影响。分析时将润滑区域分为两部分,在压力区润滑油完全充满间隙,在空穴区润滑油部分充满间隙,这两区域的润滑特性都采用离散化的Reynolds方程求解;采用快速傅立叶变换算法求解弹性变形,采用GaussSeidal低松弛迭代逐行扫描法求解压力。结果表明:随着初始供油量的变化,润滑油油膜压力、油膜厚度以及部分油膜比例都会受到影响;速度对点接触乏油混合润滑的影响主要表现在油膜厚度分布上,而载荷的影响主要表现在压力分布上;随着载荷的升高,油膜压力将增大,而油膜厚度有轻微的减小,随着速度的升高润滑油油膜厚度减小。