考虑固体颗粒和粗糙度的水润滑飞龙轴承热弹流润滑性能分析

建立考虑固体颗粒的滑动轴承的无限长线接触几何模型,推导出含固体颗粒的Reynolds方程,考虑温度、固体颗粒以及表面粗糙度对轴承润滑的影响,通过数值方法分析不同颗粒位置、不同颗粒尺寸以及轴承表面粗糙度对压力和膜厚的影响,并与不含固体颗粒的热弹流解进行对比。结果表明:考虑热效应时,在固体颗粒处压力骤增;膜厚整体减小。随着固体颗粒位置向出口方向移动,在固体颗粒处压力波动幅度增大,膜厚整体减小;颗粒尺寸越大,膜厚越小;通过固体颗粒接触区后的压力随着相对间隙的减小而增大;同时考虑固体颗粒和粗糙度时,在固体颗粒处压力波动幅度增大,最小膜厚减小。     

水基磁流体轴承的微观弹流润滑分析

采用多重网格法和多重网格积分法对水基磁流体润滑轴承进行弹流润滑分析,在雷诺方程中考虑了热、非牛顿、磁场和时变的影响,探讨了粗糙度因素对弹流润滑性能的影响。分析中对比了轴-轴承双面和轴承单面带有正弦粗糙度时的润滑膜膜厚和压力的分布,并研究了双面都带有粗糙度相位不同时润滑膜压力和膜厚的分布。数值分析结果表明,两个表面都存在相同的粗糙度时,在波峰相对处的膜厚更小,压力更大,在波谷相对处的膜厚更大,压力更小;随着一个表面的粗糙峰远离另一个表面的粗糙峰时,膜厚和压力波动减小,润滑膜的最小膜厚逐渐增大,最大压力逐渐减小,直到润滑膜的粗糙峰与粗糙谷相对时,膜厚和压力不在波动,最小膜厚达到最大,最大压力达到最小。然后当这个表面粗糙峰再继续接近下一个表面粗糙峰时,膜厚和压力的波动增大,润滑膜的最小膜厚又开始减小,最大压力又增大,直到润滑膜的粗糙峰与粗糙峰相对时,膜厚和压力波动最大,最小膜厚达到最小,最大压力达到最大。     

水润滑复合材料齿轮非稳态热弹流润滑分析

在水润滑条件下,对改性聚醚醚酮复合材料齿轮副啮合时的非稳态热弹流润滑机理进行了数值模拟研究,并将计算结果与等温时变解的啮合点压力、膜厚等进行了对比。结果表明,水润滑条件下,复合材料齿轮的啮合点处存在弹流润滑;在考虑温度场的情况下,水膜压力受温度的影响不大,而轮齿啮入点一侧的膜厚要比等温解的膜厚小,而在啮出点一侧则正好相反。     

一种数值求解弹流润滑膜厚和压力的新方法

本文通过直接迭代法对弹流润滑中点,线接触的膜厚和压力进行数值求解。在接触区内,Ｇａｕｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代法用于求解低压区压力,而Ｊａｃｏｂｉ双极子迭代法用同压区的求解。该方法有编程容易,计算速度快和收敛性好等优点。实际计算表明如何区分高压和低压区从而采用对应的迭代方法对收敛很重要。     

橡胶轴承黏弹性和振动载荷耦合润滑特性研究

基于橡胶材料黏弹性,建立综合时变效应的无限长线接触轴承润滑模型。基于三参量固体蠕变模型,并耦合振动载荷对橡胶轴承进行了弹流润滑分析。计算并分析了3种振动载荷形势下,橡胶轴承润滑膜的最大压力和最小膜厚变化,并与不考虑蠕变影响的情况进行了对比。探讨了相同载荷、不同时刻下,橡胶轴承润滑膜压力和膜厚的变化。压力的求解采用了多重网格法,为了提高收敛精度,其底层采用了牛顿迭代,求解弹性变形采用了多重网格积分法。结果表明,在计入橡胶轴承的黏弹性时,润滑膜压力在随着振动载荷做同等形式振动的同时,在蠕变开始阶段,压力会取得较大的值,且随着运行时间的延长,整体下降并趋于稳定;相反,润滑膜厚度在随载荷做相反形式振动的同时,在开始阶段,膜厚会取得较小的值,且随着运行时间的延长,整体增大并趋于稳定;相同载荷下,随着时间的延长,承载区变大,润滑膜压力减小,膜厚变大。     

表面缺陷对点接触等温稳态弹流润滑的影响

通过数值求解研究表面凸起和凹坑缺陷对点接触等温稳态弹流润滑油膜厚度和压力的影响,并讨论了缺陷位置和尺寸的影响。结果表明,凸起或凹坑缺陷对接触区的膜厚和压力的影响不同:当单个凸起位于接触区出口油膜颈缩处时,润滑情况较差;而单个凹坑靠近接触区中心位置时,油膜压力较高,对接触表面不利;凸起的高度越大,宽度越小,对接触区的润滑情况影响越大;而凹坑的深度和宽度越大,对接触区的润滑情况影响越大。     

等温粗糙表面的纯挤压弹流问题分析

假设玻璃盘表面分布有余弦波状的粗糙度,采用多重网格法和多重网格积分法对自由落体钢球冲击玻璃盘表面的等温纯挤压弹流问题进行数值分析,分析余弦波波长和钢球质量对润滑油摩擦性能的影响.研究发现,表面余弦波会造成压力和膜厚的剧烈波动,使中心压力升高,中心膜厚和最小膜厚降低;钢球质量越大,冲击最小膜厚越小,而表面余弦波的存在又可进一步降低最小膜厚.-反弹时间越长     

磁流体润滑机床主轴滑动轴承弹流润滑分析

建立磁流体润滑机床主轴滑动轴承的弹流润滑模型,并进行弹流润滑数值模拟分析.探讨载荷和速度对磁流体润滑膜压力和膜厚的影响.分析结果表明:在磁流体润滑条件下,当转速不变时,压力峰值随着载荷的增大而增大,入口区压力、膜厚及最小膜厚随载荷的增大而减小;当载荷不变时,压力随着速度的增加没有明显变化,膜厚及最小膜厚都随速度增大而增加.     

液压系统中往复运动密封机制分析

针对唇型往复运动密封模型,提出一种分析往复运动密封在液压缸内外行程中油膜压力和温度分布的方法。采用有限差分法求解压力,采用逐列扫描技术计算温度。研究内外冲程中相对滑动速度和密封截面形状对密封机制的影响。结果表明:相对滑动速度越大,密封的动压效应越明显,油膜温度越高,且温度波动最大的区域位于最小膜厚处;刃倾角α、β取值及边界条件同时影响密封间隙的压力分布。     

点接触弹流润滑问题的高效直接算法

在复合直接迭代法的基础上,运用分块迭代的思想将方程组降维,通过研究弹性变形影响因子对弹性变形的影响,将压力迭代矩阵由满元阵变为稀疏的带状阵,提出一种新的求解点接触弹流问题的高效直接迭代算法.与复合直接迭代法相比,该算法大大减少了计算量,计算效率至少提高20倍,并且可适用重载工况.将新算法计算结果与Hamrock-Dowson公式计算结果进行比较,并讨论迭代矩阵半带宽与收敛速度、载荷范围、计算精度以及数值稳定性的关系.结果表明,当压力迭代矩阵密度为满阵的22％～25％时,新算法具有最高的计算精度.     

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。     

考虑弹性模量变化的线接触滚子副微观热弹流润滑分析

作为金属材料重要的性能参数,弹性模量会随着温度变化而变化.然而,在热弹流润滑研究分析中一直把弹性模量取成常数,计算结果必定存在误差.以无限长线接触滚子副为研究对象,将固体弹性模量随温度的变化关系引入热弹性流体动压润滑理论,结合热弹性力学理论和热力转换原理,同时考虑随机粗糙度的影响,给出了热弹流润滑数值计算方法.计算中增加了弹性模量场的求解,设置了弹性模量场的收敛精度,通过算例进行了计算,分析了考虑弹性模量变化前后载荷变化对油膜压力和膜厚的影响.研究内容可以为弹流润滑分析和材料特性研究提供理论基础.     

海水润滑UHMWPE轴承不同加减速形式润滑分析

为探究不同加减速形式对UHMWPE轴承加减速过程的弹流润滑机制的影响,建立海水润滑UHMWPE轴承的弹流润滑模型,基于考虑时变效应的Reynolds方程,数值模拟不同加减速工况下UHMWPE轴承的润滑情况。结果表明:加速阶段,采用余弦加速度形式最有利于润滑,膜厚在加速初期受挤压效应的影响而减小最少,使得膜厚不至于过小甚至破裂,在同一时刻内,压力最小、膜厚最大、摩擦因数最小,进入稳态时过渡最为平滑,对轴和轴承的冲击最小;减速阶段,采用正弦加速度形式进行制动最有利于润滑,在同一时刻内,压力和摩擦因数均为最小值,而膜厚则为最大值,为轴承的制动阶段提供更优的缓冲。由于速度变化过程极短,因此不可忽略时变带来的挤压效应,通过对比启停阶段不同时刻的膜厚发现,挤压效应使得压力和膜厚以及摩擦因数在变速结束后仍有相当时长的变化衰减过程;相比于启动阶段,制动阶段的时变效应体现得更为明显。加速度越大,动态效应越明显,压力在加速过程出现第二次起伏以及制动过程出现第一次起伏的时间越早。     

基于套圈变形的柔性轴承弹流润滑分析

以柔性轴承为研究对象,基于赫兹接触理论和弹性薄壁圆环理论,建立柔性轴承等温椭圆点接触弹流润滑模型,对滚珠及内外圈滚道的接触区受载荷最大位置处进行弹流润滑数值分析;计算危险点的曲率半径、速度及载荷,分析载荷及速度变化对该位置润滑性能的影响。研究结果表明:套圈变形使得润滑接触区峰值压力增大、膜厚减小;柔性轴承弹流润滑油膜最小膜厚及中心膜厚均随载荷的增大而减小,油膜压力随载荷的增大而变大,表明载荷增大对柔性轴承的承载有一定影响;随转速的增大最小膜厚及中心膜厚均增大,表明在一定范围内,适当提高转速能够改善润滑性能。     

摆线针轮行星传动瞬态弹流润滑分析

以弹流润滑理论为基础,利用多重网格法,针对啮合点当量曲率半径、卷吸速度、载荷等时变因素,对摆线针轮行星传动机构啮合齿廓各点的压力及油膜厚度进行数值计算,并与等温稳态计算结果进行比较。结果表明:时变因素对膜厚影响显著,对压力分布影响很小。考虑时变时,在啮合周期的前半段,中心膜厚和最小膜厚值都要低于稳态值,而在啮合的后半段则相反;其中中心膜厚值在啮合开始后迅速下降然后维持在一定水平,最后升高,而最小膜厚值在啮合开始后很快下降然后立刻上升。而在稳态情形下,中心膜厚值和最小膜厚值都在啮合的前期和末期出现过极小值现象。     

基于压力和流量守恒收敛准则的微织构端面机械密封数值计算

目前在研究微织构端面机械密封时,离散求解雷诺方程时采用的压力收敛准则,并不能完全保证得到准确的泄漏率。提出基于压力收敛和内外径流量守恒收敛双重收敛准则的微织构端面机械密封数值计算方法,针对圆柱形微孔端面机械密封,基于考虑JFO边界条件的二维雷诺方程,建立含一个计算域的数值计算模型,并采用不同的收敛准则对开启力和泄漏率进行数值计算。结果表明:仅使用压力收敛准则不能显式判断计算是否已经满足质量守恒,不能准确计算泄漏率;仅使用内外径流量守恒收敛准则可能出现迭代初始阶段就满足收敛条件,导致错误结果;使用压力收敛准则和内外径流量守恒收敛准则相结合的双重收敛准则,可保证泄漏率计算的正确性。     

接触固体曲率半径对非稳态热弹流润滑的影响

研究接触区的当量曲率半径对弹流油膜性质的影响,利用多重网格法求得非稳态弹流润滑问题。得到了接触固体两种等效曲率半径下的热弹流润滑数值解。数值模拟的结果显示最小膜厚的变化与Hamrock和Dowson的点接触弹流润滑的最小膜厚公式一致。在其他参数不变的情况下,曲率半径增加一倍,油膜的压力大约减小一倍,其第二压力峰变钝变宽;而膜厚增大,但其增加的幅度相比压力的增加要小很多;而温度的变化减小。     

单粗糙峰的时变等温线接触弹流润滑分析

求得了带单粗糙峰时变等温线接触弹流润滑问题的完全数值解,分析了单粗糙峰对压力、膜厚的影响。结果表明,单粗糙峰造成接触区对应位置油膜压力剧烈变化而膜厚变薄。讨论了单粗糙峰半波长、速度和载荷参数分别变化时对压力和膜厚的影响,最后比较了时变解和准稳态解。     

机械密封环端面变形对液膜特性的影响

根据机械密封受热和力作用变形后的端面轮廓,将其动环和静环端面组成的流道归结为平行、收敛、扩散和收敛-扩散等4种型式,并用端面的径向夹角θ来区分这4种模型。由简化的控制方程推导了4种模型中的液膜压力分布方程p,给出了泄漏率Q、液膜承载力F及摩擦扭矩M的计算方法,并通过数值解与解析解的对比,分析了GY70型机械密封端面液膜特性与θ和动环转速ω之间的关系。结果表明,解析解与数值解之间存在一定误差,但解析解仍能反应液膜的基本特性。平行流道内液膜压力沿径向线性分布,而非平行流道内压力沿径向非线性变化;流道的泄漏率随平均膜厚和液膜内外径处压差的增大而增大,平行流道的泄漏率最小;平行流道内的液膜承载能力介于收敛流道和扩散流道之间,扩散流道的液膜承载能力最差,收敛流道内液膜承载力最大。     

污染物离心附着现象对水润滑动静压滑动轴承的热弹流影响

建立了污染物离心附着的弹流润滑几何模型,采用考虑了热效应的Reynolds方程,针对水润滑动静压滑动轴承因为润滑剂污染的问题进行热弹流理论分析。研究了污染物离心附着现象对轴瓦表面纹理的影响以及接触区润滑膜的压力膜厚变化,分析了由于污染物离心附着堵塞进水孔对接触区润滑膜压力膜厚的影响,探究了污染物附着层对接触区温度场的影响。结果显示:污染物的离心附着现象有效改善了轴瓦表面的粗糙形貌,并缓解了接触区的膜厚波动现象;污染物对进水孔的堵塞程度越大,供水压力越小,接触区的最小膜厚越小,最大压力越大,不利于轴承润滑;污染物附着层对水润滑动静压滑动轴承接触区的温度场有影响,当污染物与轴瓦材料的物性参数相差越大温度场变化越大,反之则变化不大。