超高速主轴轴承内部润滑状态分析

基于稳态Ree-Eyring模型点接触热弹流润滑理论,采用多重网格法分析了油气润滑超高速主轴轴承在不同结构参数和工况条件下内部各接触区域的润滑状态;通过对轴承内部球与内、外套圈滚道之间的润滑状态进行系统仿真,分析了轴承转速、轴向预载荷、球径和初始接触角等基本参数对超高速主轴轴承内部润滑状态的影响。结果表明:超高速运行状态下的主轴轴承,其内部接触区的润滑油膜温度急剧升高,制约着电主轴轴承极限转速的提高;优化轴承的球径和初始接触角可使轴承内部接触区达到最佳的润滑状态;轴承的轴向预载荷对内部接触区的润滑状态影响不大。     

高黏度油润滑弹塑性接触问题数值仿真*

针对高黏度润滑油工况下,已有弹塑性润滑模型计算结果失真的问题,采用半解析法建立弹塑性润滑接触模型,通过逐步增加润滑油初始黏度的方式来进行仿真计算,消除了接触区压力曲线的波动,从而克服先前计算失真的问题;基于各向同性强化准则下的J2流动理论,采用径向返回算法求解塑性应变,并且将塑性应变引起的残余变形考虑至润滑油膜厚度方程中。研究结果表明：弹塑性润滑压力主峰相比于弹流润滑结果明显降低,二次压力峰相对变化较小;弹流润滑的中心膜厚与弹塑性润滑中心膜厚接近,但最小膜厚稍大;对于较高的速度和黏度工况,塑性应变区域会向表面及接触区出口处移动。     

角接触球轴承流固耦合仿真分析

角接触球轴承在运行过程中的润滑状况至关重要,润滑油直接影响滚动轴承的接触状态。为分析角接触球轴承的润滑状况以及考虑润滑时轴承的机械特性,基于有限元和晶格玻尔兹曼方法,建立了双向流固耦合轴承仿真模型,对角接触球轴承进行动力学有限元仿真和润滑流体仿真,并与轴承拟静力学理论计算结果进行对比,验证模型的准确性。分析结果表明,保持架与滚珠接触并撞击,在轴承腔内油膜压力最大,滚珠与内圈、外圈滚道接触区分别为第二、第三大油膜压力区。润滑油受滚珠公转影响,沿着滚珠转动方向流动,实现对滚珠与内圈、外圈和保持架之间的润滑。滚珠运动和最大接触应力仿真结果与轴承拟静力学理论求解结果一致,即流固耦合仿真模型计算轴承机械特性具有较高的准确性。     

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。     

螺杆泵斜-平面固定瓦推力轴承润滑特性分析

为了提升润滑油系统可靠性,避免轴承磨损,采用CFD分析螺杆泵斜-平面固定瓦推力轴承的润滑特性。计算该螺杆泵螺杆轴向力,得到油膜承载力数值范围;采用有限差分法得到油膜压力分布与厚度分布,采用有限体积法仿真分析不同油膜厚度、不同进油温度时轴承的压力场。仿真结果表明：温度通过影响润滑油黏度对轴承压载产生影响,当油膜厚度固定时,进油温度越低,润滑油黏度越大,轴承所受压载越大;当进油温度一定时,油膜厚度降低,则承载能力增加。因此,在低温启动滑油泵时,油膜由薄变厚平衡螺杆轴向力的过程中,轴承压载可能会超过许用压载,从而导致轴承磨损。     

不同润滑油黏度下风机齿轮箱轴承磨损特性分析

建立了风机齿轮箱轴承动力学模型,基于弹性流体动力润滑理论和Hertz接触理论优化求解接触半宽,并建立考虑油膜润滑的滚动轴承磨损数值仿真模型以得到轴承磨损量。以1.5 MW风机齿轮箱轴承NCF2968为例,计算40℃下轴承润滑油运动黏度分别为320,460,680 mm~2/s时轴承各零件的磨损量,得出其中最适合轴承运行的润滑油黏度为460 mm~2/s。并对优化前后的轴承磨损数值仿真模型进行求解,优化后的模型更符合实际工况。     

基于有限元的盾构机主轴承腔内润滑特性研究

盾构机主轴承具有尺寸大、承受载荷高且转速慢的特点,研究其主轴承腔内润滑状况,对于保证盾构机主轴承的可靠性至关重要。运用三维建模软件及流体仿真软件对盾构机主轴承进行建模及腔内流体域仿真,研究主要润滑参数包括进油口位置分布、进油口的选择、润滑油黏度对腔内润滑状态的影响,以及腔内润滑状态与温度的关系。结果表明：进油口位置分布对润滑状态有着较大影响,非对称进油口分布对这种极低速旋转及重载的盾构机主轴承更有利;为改善润滑状态,进油口应分主进油口和副进油口,保持主进油口常开,副进油口的打开视工况而定;润滑油黏度对润滑状态及温度都有较大影响,存在最佳黏度区间使得温度保持较低水平且润滑状态良好;对应位置润滑油体积分数与温度成反比关系。     

沟曲率半径系数对高速陶瓷球轴承润滑状态影响的研究

采用迭代法,建立高速深沟陶瓷球轴承点接触等温弹流润滑计算模型.根据实际载荷和工作环境,推导出轴承润滑的边界条件,对各种沟曲率半径系数的轴承模型进行数值仿真分析计算,得出了内外沟曲率半径系数分别与轴承压力区最高压力和膜厚的关系。结果表明:在相同载荷速度和润滑油的情况下,内圈沟曲率半径系数为0.5145和0.5196时,轴承内外圈与滚动体接触区最小膜厚相同,在这个区域内外圈接触区膜厚较为接近.在相同载荷速度和润滑油情况下,内外圈接触区最大压力随着沟曲率半径系数的增大而增大。通过与传统理论计算的对比,结果具有较好的一致性,研究结果对高速深沟球轴承参数优化具有指导意义。     

基于COBRA软件的滚子轴承润滑影响分析

以FAG2808滚子轴承为例,应用弹性流体动力润滑理论,通过理论公式以及拟动力学分析软件COBRA计算最小润滑油膜厚度,初步研究轴承油膜厚度的影响因素及其各个因素对油膜厚度影响的变化规律,油膜厚度随着润滑油黏度、轴承内圈转速的增大而增大,与材料当量弹性模量无较大影响;引入油膜润滑参数λ,研究轴承精度提高对轴承润滑状态的影响;通过理论与软件两种方式计算结果的一致性,说明COBRA软件可作为轴承润滑状态分析的一种方法,为轴承设计提供参考,从而避免轴承在使用过程中出现润滑状态不良的现象。     

面向乏油工况的高速轴承润滑增效研究

高速工况下轴承内部流动阻力增大、接触区供油效率降低导致轴承处于乏油润滑状态,严重影响轴承的服役性能.为提升高速下轴承内部润滑介质流动能力,改善轴承的润滑状态,本文提出一种面向滚动轴承喷射润滑的增效方法.通过在轴承内圈表面设计轴向沟槽结构,提升润滑介质的轴向流动能力,进而提高高速工况下轴承滚道及接触区域的润滑油量.通过建...     

内燃机凸轮-滚轮型接触副弹流润滑分析

基于某内燃机凸轮-滚轮型机构,建立相应的接触副弹流润滑数值模型,得到凸轮旋转周期内运动副的完整润滑状态,并分析滚轮凸度、润滑油黏度及凸轮-滚轮间打滑现象的影响。结果表明：一个周期内,凸轮-滚轮接触副的润滑状态可分为波动期和平稳期,与凸轮升程的改变规律相对应;滚轮凸度会影响接触副的润滑状态,且接触区压力分布对其十分敏感;提高润滑油黏度在一定程度上可以起到优化接触区压力分布,改善润滑状态的效果;凸轮-滚轮间打滑现象则会降低接触区成膜厚度,尤其是对润滑油温升和摩擦因数的影响更为显著。     

探究不同黏度的润滑油对齿轮疲劳寿命的影响

通过油液分析技术探讨了不同黏度的润滑油对齿轮齿面耐磨性的影响。首先在Romax软件中仿真分析了不同黏度的润滑油对齿面间油膜厚度的影响,然后通过齿轮疲劳运转试验分析了不同黏度的润滑油对齿面磨损的影响。通过对油液进行分析监测,并结合仿真计算的油膜厚度、油液浓度分析数据和最终齿轮寿命结果可知,一般混合润滑状态下,润滑油黏度、油膜厚度、疲劳剥落颗粒物浓度和齿轮寿命有一定的关系,随着润滑油黏度升高,齿面的磨损状态得到改善,齿面应力更加均匀,齿轮寿命得以延长。     

联合仿真与试验探究润滑油黏度对齿轮振动的影响

为探究润滑油黏度对齿轮振动特性的影响,运用传动系统仿真软件Romax建立齿轮啮合润滑模型,分析了两种不同黏度润滑油时齿轮啮合润滑油膜厚度;在齿轮运转试验台架上对使用不同黏度润滑油的两对齿轮分别进行振动试验,采集振动信号数据;利用MATLAB对振动数据进行频域处理,对比结果并从齿面润滑状态以及微凸体相互作用的角度,对两对齿轮振动结果进行分析.分析结果表明:润滑油黏度对齿轮振动有较大影响,润滑油黏度越大,齿轮啮合时齿面间的润滑油油膜越厚,齿面间不易发生干摩擦,且微凸体碰撞就越弱,从而齿轮的振动频幅越小.     

偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。     

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明：随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。     

基于FLUENT的径向滑动轴承紊流润滑特性研究*

为研究计入黏温效应的径向滑动轴承紊流润滑特性,以某汽轮发电机径向滑动轴承为研究对象,基于FLUENT两相流模型建立计入黏温效应的高速、大功率、重载滑动轴承紊流润滑状态下的仿真分析模型;采用Creo软件建立三维油膜模型并导入ICEM软件划分结构化网格,通过编写的黏温方程UDF程序来定义润滑油黏度属性;基于建立的FULENT模型研究定黏度与变黏度条件下偏心率和雷诺数对轴承紊流润滑特性的影响,并将仿真结果与广泛应用的Ng-Pan紊流润滑理论结果进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明：考虑黏温效应后,轴承最大油膜压力、最大油膜温度显著降低,承载力、摩擦力有所减小,而摩擦因数、端泄流量有所增加。     

高速列车齿轮箱润滑油黏度指数的计算方法研究

高速列车齿轮油不仅承担高转速啮合齿轮间的润滑,通常也承担齿轮箱两端轴承的润滑,其黏度指数的确定和选择需要对润滑规律进行更严格的揭示与分析。采用机械设计计算查表法、黏度经验公式法、弹流润滑分析法、弹流润滑经验公式等方法,以CRH380A动车组齿轮箱为研究对象,计算高速列车齿轮箱所需润滑油的40 ℃黏度与100 ℃黏度,并得到选型的黏度指数,为高速列车齿轮油的选型提供了模型和理论依据。研究发现,由于高速下齿面接触应力很大、温度高、圆周速度大,高速列车齿轮润滑油还应当提高抗磨性、热安定性与氧化安定性等,并能够在较宽温度范围的运转,且要着重考虑齿轮油对齿轮箱内轴承的润滑及安全特性。     

凹槽缺陷对径向轴承润滑影响的模拟研究

径向轴承在运行过程中由于磨损、疲劳裂纹、烧蚀、开有油槽等,可能会出现沟槽缺陷而影响轴承的润滑状态。基于Reynolds方程对表面有沟槽的径向轴承进行理论建模并进行数值模拟,得到表面有凹槽缺陷的径向轴承在润滑过程中油膜厚度、压力的分布,研究不同形状、周向宽度、深度和周向间距的凹槽对轴承润滑状态的影响。研究结果表明,矩形凹槽对轴承润滑的影响最大;凹槽参数对轴承润滑的影响在润滑油入口区和出口区各不相同,在润滑油入口区,随着凹槽周向宽度、周向间距的增加,承载力减小、摩擦因数增大;在润滑油出口区,随着凹槽周向宽度、周向间距的增加,承载力增大、摩擦因数减小;在润滑油出口区,凹槽深度对轴承润滑影响不大,而在润滑油入口区,凹槽深度增加将导致承载力减小、摩擦因数增大。     

含磨屑油润滑的滑动摩擦副咬死失效理论模型及验证

提出了含磨屑油润滑时,线接触滑动摩擦副咬死失效理论模型;该模型是基于接触区最高温度达到材料的熔焊温度引起接触区局部熔焊而发生咬死失效观点建立的。并从理论上计算了含不同尺寸磨屑润滑油润滑时咬死极限载荷在 Ｍ Ｈ Ｋ５００ 型环块式磨损试验机上,通过对含不同尺寸磨屑润滑油润滑的滑动摩擦副咬死极限载荷的对比试验,部分验证了本文所提出的咬死失效理论模型的正确性;在此基础上,提出了预防咬死发生的措施。     

圆柱滚子轴承启动阶段滚动体打滑特性分析

基于滚动轴承动力学理论,考虑了轴承启动阶段滚动体与滚道之间润滑状态的变化,建立了圆柱滚子轴承启动阶段动力学分析模型及非线性动力学微分方程,通过求解,仿真分析了径向载荷、内圈角加速度、润滑油黏度和工作温度对滚动体打滑特性的影响规律。结果表明:在圆柱滚子轴承启动阶段,滚动体自转角速度的增长不是线性,而是呈现阶梯状,并且在启动初期,滚动体的打滑较为严重;轴承启动阶段的滚动体打滑率随不同的径向载荷和内圈角加速度变化非常复杂;适当提高润滑油黏度或降低工作温度可以有效地减小轴承启动阶段滚动体的打滑,从而减小滚道划伤,并且相较于润滑油黏度,工作温度的影响程度更小。