波动表面的等温弹流润滑分析

对具有波动表面的弹流润滑问题建立了数学模型,得到一种普遍的波动表面的点接触非稳态弹流数值算法.以准稳态解为初始条件,逐个周期求出了波动表面的等温牛顿流体弹流润滑的数值解,研究了两接触表面均带横向或纵向粗糙度的等温弹流润滑问题,分析了粗糙峰对压力和膜厚的时变影响,对比了接触表面带不同粗糙度的润滑性能,讨论了幅值和波长对压力和膜厚的影响.结果表明:接触区两表面的粗糙峰的叠加将产生更高的局部压力峰,膜厚变薄,粗糙峰的振幅越大,波长越短,对点接触弹流润滑越不利.     

线接触弹流润滑综合数值分析

应用多重网格法和多重网格积分法数值求解rNewton流体和Ree-Eyring流体线接触等温和热弹流润滑问题,分析了滑滚比对摩擦因数的影响,指出了润滑油的流变性和热效应对线接触弹流润滑油膜粘度的影响,以及不同滑滚比时压力、膜厚和温度的分布规律。结果表明：等温润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加而增加,热弹流润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加先增加后减小,热效应和非牛顿流体的剪稀作用均会使润滑油的等效粘度降低,从而影响摩擦因数;热效应的存在使油膜变薄,且在所讨论的工况条件下Newton流体的膜厚比Ree-Eyring流体的稍薄,热效应使第二压力峰变矮,且Ree-Eyring流体的第二压力峰矮于Newton流体的第二压力峰;纯滚动时,Ree-Eyring流体的温度比Newton流体的温度高,有滑滚比时,Newton流体的温度比Ree-Eyring流体的温度高,且油膜的温度随滑滚比的增加而增加。     

指数率非牛顿水基磁流体热弹流润滑分析

利用考虑热、磁场和非牛顿效应的雷诺方程,并且采用多重网格法和多重网格积分法,对指数率非牛顿水基磁流体滑动轴承进行热弹流润滑分析。探讨了非牛顿流体指数、磁场强度、滑滚比和曲率半径对水基磁流体弹流润滑膜膜厚和压力的影响。结果表明:在水基磁流体润滑的条件下,水基磁流体润滑膜厚随着指数的增加而减小,压力随着指数的增加的变化不明显;随着磁场强度和滑动轴承滑滚比的增大,水基磁流体润滑膜的膜厚增大,压力无明显变化;随着滑动轴承曲率半径的增大,水基磁流体润滑膜的膜厚减小,入口区压力增大,压力峰减小。     

指数率流体热弹流润滑分析

应用多重网格技术,求得了指数率非牛顿流体线接触热弹流润滑的数值解,分析了油膜压力、厚度和温度等随流变指数、速度参数、滑滚比及载荷参数的变化关系,并与相同工况下的等温解进行了比较。结果表明,随着流变指数的增加,油膜厚度和温度、入口处的当量粘度、最小膜厚、中心膜厚和最大温升均增大,而油膜压力和摩擦因数的变化较小。指数率流体弹流润滑问题的热效应不可忽略;与压缩功项相比,油膜能量方程中的热耗散项对温度的影响最大。同时,无量纲速度参数、滑滚比和载荷参数等均影响热弹流润滑特性。     

直齿轮传动非牛顿流体瞬态弹流润滑研究

综合考虑润滑流体的非牛顿特性以及齿轮传动的瞬态效应，采用Bair-Winer粘塑模型推导了非牛顿流体雷诺方程，建立了非牛顿流体瞬态弹流润滑模型；进行直齿轮传动非牛顿流体弹流润滑数值分析，获得了齿轮传动沿啮合线的油膜压力、油膜形状以及摩擦因数的分布。结果表明：在非牛顿流体工况下，油膜厚度、油膜压力以及轮齿表面摩擦因数均有所降低,因此在齿轮弹流润滑研究中应考虑流体的非牛顿特性的影响。     

指数率非牛顿流体的等温线接触弹流润滑分析

应用多重网格解法，求得了指数率非牛顿流体在稳态等温线接触条件下的弹流润滑数值解，分析了油膜压力和油膜厚度随指数及滑滚比的变化关系，并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较。     

圆柱滚子轴承的微观非牛顿热弹流润滑分析

为研究滚动轴承中接触副间的弹流润滑性能,基于滚动轴承,建立圆柱滚子与轴承外圈接触的微观非牛顿热弹流润滑模型,分析牛顿流体和非牛顿流体在不同特征剪应力、滑滚比、载荷参数条件下的差异,并考察不同粗糙度幅值及波长的影响。结果表明,滚子端部温度受特征剪应力的影响比滚子中部大,在粗糙度的影响下,油膜温度波动幅度随特征剪应力的增大而增大;牛顿流体和非牛顿流体油膜温度及摩擦因数均随着滑滚比、载荷的增大而增大,且牛顿流体油膜温升和摩擦因数明显大于非牛顿流体;接触区内的油膜厚度、压力及温度的波动随着粗糙度幅值的增加波动越剧烈,而随着粗糙度波长的增加波动趋于平缓,并且由于粗糙度的影响,在滚子中部产生的局部温升随滑滚比、载荷的增大而增大。     

重载点接触热弹流润滑中油膜速度分析

对HKD-1型航空润滑油进行了重载点接触热弹流计算和不同滑滚比下油膜速度分析,并进行了试验验证.结果表明:油膜速度随滑滚比的增加而增大,油膜速度沿滚动方向和厚度方向越来越大,不同模型下得到的油膜速度分布形状不同.Evans-Johnson模型预测的速度分布较准确,牛顿模型预测误差较大.重载下,该润滑油表现为非牛顿特性.     

考虑自旋运动的弹性流体动力润滑热效应分析

为有效地评估润滑油膜热特性,采用Eyring非牛顿流体,建立考虑自旋运动的点接触热弹流润滑模型,应用多重网格技术和逐列扫描技术进行数值仿真,并讨论滑滚比、速度、特征剪应力、最大Hertz压力和自旋因数对弹流润滑性能的影响。结果表明:考虑自旋运动时,中高载时用非牛顿流体得到的油膜温度明显低于牛顿流体的油膜温度;自旋运动使膜厚及温度分布失去了原有的对称性,且对于较低剪切应力的非牛顿流体,自旋运动使温度分布的不规则性更明显;随载荷的增加,摩擦因数开始时几乎线性增加,而随着载荷的增加热效应也逐渐增强,因此摩擦因数在达到最大值后出现下降的趋势;随着自旋因数增加,膜厚及温度分布的不对称性增强,温度最大值升高,且向一侧偏移。     

表面波纹度对超大滑滚比条件下线接触热弹流润滑的影响

采用数值分析方法研究超大滑滚比(2.0≤S≤∞)条件下表面波纹度对线接触热弹流润滑(EHL)的影响。分析在不同滑滚比条件下的表面波纹度的变形情况,研究表面速度和载荷对零卷吸工况下的油膜厚度、压力和温度分布的影响。结果表明,在大滑滚比条件下下,表面波纹度的变形随滑滚比的增加而减小;油膜凹陷深度和压力峰高度随表面速度降低而增加外,温升随表面速度增加而增加。     

油水两相流对轧机油膜轴承等温弹流润滑的影响

研究轧机油膜轴承润滑油混入冷却水形成的油水两相流对轴承等温弹流润滑的影响。建立油水两相流体模型和弹流润滑方程,研究油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析流体润滑膜的压力、膜厚随含水量、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果表明:随着含水量的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,油包水流型作为润滑剂时润滑性能最优;随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小、膜厚增加,而随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加、膜厚减小。     

表面磨损对非牛顿弹流润滑性能的影响

考虑磨损对润滑状态的影响,构建带有磨损带的非牛顿流体圆接触热弹流润滑模型,分析磨损半宽对油膜压力、厚度、温度和摩擦因数的影响,并与牛顿流体的热弹流解进行比较。结果表明,随着磨损半宽的增大,最小油膜厚度明显减小,且总是处于磨损带边缘附近,并向入口处移动;而中心膜厚随磨损半宽的增大线性增大;卷吸速度、载荷及滑滚比对膜厚随磨损半宽改变的影响不大;非牛顿效应对温度和摩擦因数有较大影响。     

指数率水基磁流体滑动轴承单峰时变热弹流润滑分析

利用考虑热、磁场、时变和指数率非牛顿效应的雷诺方程,对水基磁流体滑动轴承进行微观弹流润滑分析。对比稳态解与时变解,并探讨速度、载荷对水基磁流体润滑膜压力、膜厚和温度的影响。结果表明:考虑时变效应时水基磁流体的润滑膜的膜厚、压力和温度发生了明显变化,故在实际中不能用稳态解代替时变解;单个粗糙峰的存在,引起了水基磁流体润滑膜的局部最高压力峰和温度峰,由于局部压力峰的存在,使单个粗糙峰被迫压平,膜厚减小;随着速度的增加,水基磁流体润滑膜的压力峰减小,膜厚增大,温度增大;随着载荷的增加,水基磁流体润滑膜的压力峰增大,膜厚减小,温度增大。     

涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响

为探究涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响,选择3种不同方法制备的类金刚石（DLC）涂层和氧化锆陶瓷涂层,构建考虑涂层热特性的点接触弹流润滑模型,分析涂层材料、涂层厚度和润滑剂的流变性对接触区润滑性能的影响。结果表明：在弹流润滑状态下具有不同热特性的4种表面涂层导致了膜厚的差异,固体表面温度及润滑区温度场会随涂层热惯性变化;热惯性最小的DLC涂层加在快速运动表面能获得更高的膜厚;随着涂层厚度的增加,会引起固体表面的温度升高,使摩擦因数降低;非牛顿流体对压力、膜厚的影响很小,但与牛顿流体相比,能获得相对较低的温度。在弹流润滑状态下,涂层覆在快表面对于减小摩擦、提高膜厚是有益的。     

基于Carreau流变模型的圆柱滚子轴承热混合润滑分析*

为了研究圆柱滚子轴承接触区的混合润滑性能,建立基于Carreau非牛顿流体的热混合润滑模型,求解非牛顿流体线接触热混合润滑数值解。研究滑滚比、卷吸速度及载荷对线接触混合润滑特性的影响,并与相同工况下牛顿流体热混合润滑的结果进行对比。结果表明：随着滑滚比、卷吸速度及载荷的增大,油膜温度都会升高,Carreau非牛顿流体的温度要低于牛顿流体的温度;油膜厚度随着滑滚比、载荷的增大而减小,随着卷吸速度的增大而增大,Carreau非牛顿流体与牛顿流体膜厚相差不大;随着滑滚比的增大,2种流体的平均摩擦因数均增大,随着卷吸速度和载荷的增大,2种流体的载荷比均减小。     

水溶性稠化剂的流变性及成膜性能试验研究

水溶性稠化剂的成膜能力是衡量其润滑性能的一个重要指标,为研究水溶性稠化剂的成膜性能,选用水溶性稠化剂聚氧乙烯(PEO)作为试验材料,利用流变仪在不同温度对不同质量分数的PEO水溶液进行流变性试验,再利用自制的点接触弹流润滑实验台对不同质量分数的PEO水溶液成膜性能进行研究。结果表明:PEO水溶液呈现剪切变稀的非牛顿流体特性,随着PEO质量分数的增加,PEO水溶液的非牛顿性增强;PEO水溶液在卷吸速度较高时的润滑行为符合弹流润滑规律,而在较低卷吸速度时的润滑行为符合薄膜润滑规律;不同质量分数的PEO水溶液其薄膜润滑转变为弹流润滑的临界速度不同,PEO质量分数越高,其临界速度越高;对于相同质量分数的PEO水溶液,载荷越大,其膜厚越小;在同一载荷下,水溶液中PEO质量分数越大,润滑膜中心膜厚越大。     

大滑滚比条件下非牛顿流体线接触热弹流润滑分析

研究在大滑滚比条件下,光滑表面Ree-Eying流体热弹性流体动力润滑接触中油膜的变化。建立大滑滚比下使用Eying流体的时变热弹流数学模型,使用多重网格方法求解雷诺方程、弹性变形方程,使用逐列扫描法求解油膜和固体能量方程,获得大滑滚比情况下非牛顿流体线接触热弹性流体动力润滑数值解。结果表明:随着滑滚比的增大,压力凸起、油膜起始于接触区右侧且不明显,此后随着滑滚比的增加,压力凸起和油膜凹陷逐渐向中心接触区移动,压力峰变大,中心凹陷加深。同时温度曲线也逐渐升高,中高速条件下油膜最大温升曲线的凸起也是起始于接触区右侧最后移动到接触区中心。     

线接触脂润滑弹流润滑分析

工程中大多数滚动轴承采用脂润滑,但是润滑脂具有非牛顿体特性和润滑过程的时效性,较难准确地建模分析其润滑特性。通过总结脂润滑弹流的理论分析与实验研究进展,基于Ostwald本构模型建模,用Gauss-Seidel迭代法和Jacobi双极子迭代法分析脂润滑条件下的润滑膜厚度分布和压力分布;探讨不同流变指数、不同载荷和不同卷吸速度对脂润滑弹流特性的影响。结果表明:载荷和卷吸速度对润滑脂膜厚和压力的影响与油润滑相似;稳定后的脂润滑膜厚接近相应工况基础油润滑膜厚的1/2;润滑脂的非牛顿特性越显著,则膜厚越小,压力分布越接近Hertz接触应力分布。     

非均质材料非牛顿弹流润滑特性及疲劳寿命研究

滚动轴承的润滑性能及寿命与润滑剂的流变特性及材料的非均质性息息相关。本文在建立非牛顿弹流润滑模型、非均质模型及滚动接触疲劳寿命模型的基础上,考察了滑滚比、润滑剂特征剪应力以及夹杂物体积比对非均质材料润滑性能和疲劳寿命的影响。数值模拟结果表明,夹杂物的存在会引起油膜压力和次表面应力的显著变化,造成疲劳寿命的降低;滑滚比的增加和特征剪应力的增大均会引起最大von Mises应力的增加和疲劳寿命的降低,且相对于含硬夹杂物的材料而言,含软夹杂物的材料的疲劳寿命对滑滚比和特征剪应力的变化更为敏感;夹杂物在材料中所占的体积比越大,非均质材料的疲劳寿命越低。     

弹性流体动力润滑的热效应

简述热弹性流体动力润滑的概念、理论的发展及其科学基础。在给出一组典型的点接触热弹流数值解之后,通过实例集中描述5种热效应,即摩擦因数与滑滚比之间的关系、入口温升导致油膜减薄、尺度效应、热黏度楔效应和固体温度效应。澄清了润滑工程界对热弹流润滑的几个模糊理解,指出热弹流研究面临的主要困难,并展望其发展前景。