滑动轴承表面织构润滑理论模型

介绍了作用在轴和轴承上的常见表面织构形状和分布方式,总结了带有织构的滑动轴承理论模型,分析了表面织构参数对滑动轴承性能的影响和考虑空穴、惯性力、热效应、混合润滑等不同条件下的润滑机理,并对滑动轴承表面织构模型研究方向进行了展望。     

表面织构对水润滑径向滑动轴承湍流特性的影响

基于湍流理论,采用RNG k-ε湍流模型,研究水润滑径向滑动轴承轴瓦表面加工织构凹坑对轴承水膜压力、承载能力和湍流特性的影响,比较织构形状、分布位置、多尺度以及尺寸参数对轴承润滑性能的影响。结果表明:复杂形状织构加剧了水膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了水膜压力和承载力;织构棱边、尖角越多,越易形成二次涡;轴承收敛楔形入口处织构降低轴承承载能力,出口处织构提高承载力,且越靠近出口提升效果越明显;织构轴向尺寸与周向尺寸之比对轴承承载能力影响明显,并且存在最佳比值。     

动压滑动轴承润滑状态与磨损分析

运用物理分析与理论计算的方法对动压滑动轴承的不同润滑状态进行分析，说明轴承在不同润滑状态下运行时的磨损情况及其对轴承运行性能的影响。文中结合具体实例进行计算并对引起轴承损伤的原因进行分析，说明轴承所处的润滑状态对其磨损和寿命有着直接的关系。     

轴颈磨损对滑动轴承的流体动力润滑特性的影响

轴是涡轮机等设备的心脏部件,造价非常昂贵。为了保护轴,一般用滑动轴承来支撑。轴瓦内表面用耐磨巴氏合金,这样由于轴颈与巴氏合金的硬度(HB)相差很大,轴的磨损很小;同时当设备检修时,轴瓦由于是双片结构,很容易装卸,随着现代工业向高速重载方向发展,都十分关注滑动轴承的流体动力特性。     

不对中径向滑动轴承微凹槽织构数值分析

为研究凹槽位置、深度、倾斜角和面积率等因素对不对中径向滑动轴承摩擦学性能的影响,基于Reynolds方程建立滑动轴承的摩擦润滑数学模型,采用有限差分法迭代求解不同凹槽微织构参数影响下的油膜压力,计算不同织构参数下轴承的承载力、摩擦力和端泄流量等。计算结果表明:凹槽微织构分布在升压区且轴向占比约50%时轴承承载力较高;相比于光滑轴承,微织构轴承的摩擦力更低,且凹槽的轴向占比和深度越大摩擦力越小;微织构对轴承的承载力具有削弱和增强的双重可能,存在最优的凹槽周向和轴向占比、深度和倾斜角使得轴承在较小摩擦力下具有更高的承载力;凹槽微织构的面积率与轴承承载力和摩擦力呈线性相关;轴承的不对中程度越小时,在光滑轴瓦表面加工合适参数的微织构时越有利于提高轴承的摩擦学性能。     

表面织构化磁流体滑动轴承的研究现状及进展

从磁流体滑动轴承的理论发展,影响磁流体滑动轴承性能的影响因素入手,重点阐述了磁场强度、纳米磁性颗粒和基载液对磁流体滑动轴承润滑性能的影响,并对磁流体滑动轴承的工程应用前景进行了评述;通过回顾表面织构的理论研究及减摩机理,对表面织构化滑动轴承润滑性能的研究现状进行了述评;结合表面织构和磁流体协同减摩作用的机理,指出当前表面织构化磁流体滑动轴承在润滑机理和试验研究方面存在的不足,提出后续应该重点研究表面织构和磁流体对滑动轴承的协同润滑效应,开展表面织构化磁流体滑动轴承的理论研究、数值仿真和试验测试。     

考虑热作用的复合织构滑动轴承润滑性能

为揭示热作用对复合织构滑动轴承润滑性能的影响规律,建立考虑润滑剂热作用影响的复合织构滑动轴承润滑性能求解模型,分析织构位置、转速及长径比对复合织构滑动轴承润滑性能的影响,并将其与单层织构轴承和无织构轴承进行对比。结果表明：1）无论是否考虑热作用,织构位置在轴承压力上升区时,复合织构轴承的承载力最大,摩擦系数最小;随转速的增加,轴承承载力与摩擦力增大,且复合织构轴承承载力最大,摩擦力最小;随长径比的增大,轴承承载力增大但摩擦系数减小,复合织构轴承承载力最大,摩擦系数最小。2）考虑热作用后,相同工况参数下,轴承承载力、摩擦力和摩擦系数相较于不考虑热作用的更低,但复合织构轴承的承载力总是高于单层织构轴承与无织构轴承,且摩擦力与摩擦系数最低。     

低速大偏心滑动轴承润滑状态转变及特性分析

以动压滑动轴承为研究对象,建立了完全流体润滑模型和混合润滑模型。采用有限差分法进行数值求解,得到摩擦阻力、摩擦因数、承载力和端泄油温升等特性参数;通过膜厚比和摩擦因数判断轴承所处润滑状态,分析润滑状态转变后表面粗糙度对轴承特性的影响;并基于M2000型摩擦磨损实验机进行了混合润滑状态摩擦副跑合实验。结果表明,低转速下增大偏心率,轴承润滑状态从完全流体润滑转变为混合润滑,且综合表面粗糙度越大,润滑状态转变所需偏心率越小;混合润滑状态粗糙峰接触可以提高承载力,但导致轴承摩擦阻力和端泄油温升迅速升高;大偏心下实验结果与混合润滑理论计算结果基本一致。     

镶嵌型固体自润滑滑动轴承的摩擦磨损探讨

介绍了金属基镶嵌型固体自润滑滑动轴承在高温下的摩擦特性，分析了这种轴承的磨损机理，并提出在高温及锻压设备上应用的建议。     

表面织构对滑动轴承润滑性能的影响

以给定载荷和转速的滑动轴承为对象,基于统一Reynolds方程法建立润滑分析模型,研究几种分布形式的表面织构对润滑性能的影响。数值计算结果显示:织构分布对轴承偏心率和最小厚度影响显著,合理的部分分布织构明显改善轴承的润滑性能;存在最佳织构深度使得不同分布的织构润滑效果最优;矩形凹槽、矩形凹坑、圆形凹坑的织构分布中,矩形凹槽润滑效果最好;沿圆周方向单列矩形凹槽的润滑效果优于多列矩形凹坑;表面织构在高速、轻载时改善润滑的效果明显。     

表面织构对油水混合液润滑轴承湍流润滑性能的影响*

基于湍流理论,利用Fluent软件研究表面织构对油水两相流体润滑下径向滑动轴承液膜压力、承载能力以及湍流动能的影响,比较织构形状、轴承转速和水含量对轴承湍流润滑性能的影响。研究表明:复杂形状织构加剧了液膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了液膜压力和承载力;随着轴承转速的增高,轴承承载能力呈线性增加;随着润滑油中含水量的增加,油膜压力增大,承载能力增大。     

表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响

为分析表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程及JFO空化边界条件建立带有表面织构的水润滑轴承混合润滑模型并数值求解,获得不同织构参数下水润滑轴承的Stribeck曲线。研究结果表明:表面织构是否能改善润滑性能与其深径比及面密度参数密切相关,织构的引入并不一定能降低水润滑轴承的摩擦因数;表面织构的面密度和深径比存在最优值,能使水润滑轴承获得最大的膜厚比与最小的摩擦因数,并在较低的转速下由混合润滑状态进入流体动压润滑状态。     

几种滑动轴承合金在油润滑条件下的磨损行为的研究

采用MPX-2000型摩擦试验机对研制的ZA30台金和ZA27、ZCuSn6Zn6Pb3、ZCuA110Fe3、ZCuSn10PI四种滑动轴承合金在46^#工业齿轮油润滑条件下的耐磨性能进行了对比试验,并在扫描电子显微镜上观察了磨损表面形貌,分析了磨损机制。结果表明：ZA30耐磨性能优于ZA27、ZCuSn10P1、ZCuSn6Zn6Pb3、ZCuA110Fe3;ZA30发生的是犁削磨损,ZA27、ZCuSn10P1主要是犁削磨损及轻微粘着磨损,ZCuA110Fe3发生的是剥落磨损,ZCuSr16Zn6Pb3发生的是粘着磨损。     

凹槽型织构化径向轴承的润滑性能研究

在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明：带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。     

微织构对三油楔滑动轴承动静特性的影响

为进一步提升三油楔动压滑动轴承运行时的动静态特性,采用表面织构技术来提升轴承承载力、摩擦学性能以及动态稳定性.该研究在动压润滑状态下,建立含球冠状微凹坑织构三油楔滑动轴承的数学模型,用有限差分法求解,并利用MATLAB软件仿真在织构参数多重因素影响下的轴承动静态特性.结果表明,当织构个数一定时,布置在楔形间隙升压区出口...     

水润滑飞龙滑动轴承的表面织构热弹流润滑性能分析

建立了考虑表面织构的滑动轴承的弹流润滑几何模型,对考虑圆弧形凹坑、矩形凹坑和直角-三角形凹坑的水润滑飞龙轴承的弹流性能进行了数值分析。结果表明,压力与膜厚在凹坑处均出现波动,压力峰值和最小膜厚减小;滑滚比增大,最小膜厚减小,圆弧形凹坑的最小膜厚大于矩形凹坑的,远远大于直角-三角形凹坑的最小膜厚;随着轴承表面凹坑深度的增加,压力波动不明显;膜厚随着凹坑深度的增大,波动幅度增大,最小膜厚减小;直角三角形凹坑的轴承最不利于润滑。     

无油压缩机固体润滑滑动轴承的实验研究

对无油润压缩机滑动轴承进行了固体润滑处理,将优化组合的复合自润滑材料,镶嵌于滑块或压缩机的滑块内孔,并在实验台架上进行了磨损实验,选取了一种磨损性能较好自润滑材料,实验结果表明,本文设计固体润同承基本适合工程应用。     

不同磨损形式下的滑动轴承磨损表面及其磨粒特征

为了对其实现快速和准确的诊断,在试验机上模拟了滑动轴承的各个典型磨损过程,收集各阶段产生的磨粒信息,观察磨损表面形貌,研究了磨粒和磨损表面特征及其对应关系.结果表明通过检测润滑油中的磨粒信息可以间接获得滑动轴承的磨损表面特征,进而进行滑动轴承的状态诊断.     

表面织构分布参数对流体动压润滑的影响及其数值优化

为获得最优的表面织构分布参数,以球冠凹坑织构模型为研究对象,选择不等边的矩形计算控制单元,建立水平和垂直分布距离(密度)不等的表面织构分布模型。根据流体动压润滑原理,基于Navier-Stokes方程建立二维Reynolds方程,并通过多重网格方法进行求解,以平均油膜压力和油膜压力峰值作为动压润滑性能的评价指标,研究表面织构分布间距对油膜压力数值大小和油膜压力稳定性的影响,并研究表面织构分布间距对油膜压力的影响机制。结果表明:控制区域平均油膜压力随凹坑控制单元边长的增大先逐渐增大再缓慢减小,当织构单元边长为凹坑半径的3.4倍,长宽比为0.82时,可以获得最优的油膜承载力;适当增大边界凹坑的控制单元,使边界处凹坑左右侧间距都在凹坑半径的3.4倍左右时,可以有效地提升油膜压力稳定性;泵吸作用和影响区域占控制区域比率的变化导致表面织构分布间距对油膜压力产生了影响。