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。     

气穴现象对动静压浮环径向轴承压力场的影响研究

由Navier-Stokes方程得出计入惯性项的变密度、变粘度的深浅腔动静压浮环径向轴承的内、外油膜无量纲非定常Reynolds方程,给出深腔压力边界条件和流量边界条件,对不同偏心率下不同含气率的内、外油膜压力场进行了分析。计算表明,深腔气穴使动静压浮环径向轴承的内、外油膜的压力峰值下降,在小偏心率下影响较为明显,对内油膜压力峰值的影响大于外油膜。     

斜直线槽液膜润滑端面密封流体动压特性

为进一步探索斜直线槽液膜密封性能变化规律,基于质量守恒空化边界及定义液膜密度比,建立斜直线槽液膜密封流体动压润滑模型,采用有限差分法离散控制方程并求解,对比分析液膜空化理论值与实验值,验证计算准确性,研究操作工况、物性参数和膜厚槽深比对斜直线槽液膜密封流体动压特性影响。结果表明：相比较小倾斜角,较大倾斜角的斜线槽密封有效提升液膜承载能力、增大泄漏量并降低液膜空化率;不同倾斜角时,提高转速或增大压差,均可提升液膜承载能力、增大泄漏量,但两者反向影响液膜空化率;增大介质黏度或减小膜厚槽深比,虽均可提升承载能力、促生液膜空化并降低泄漏量,但其影响规律不尽相同。     

Cam and Tappet Lubrication III — Radioactive Study of Phosphorus in the EP Film

A radioactive tracer, phosphorus-32 synthesized into zinc dialkyl dithiophosphate molecules, was used to study the EP films formed by this motor oil additive on cast iron cams and tappets. The tightly bound films, which contain phosphorus and zinc, formed rapidly and then approached steady-state values in static and dynamic tests. The amount of film increased with oil temperature (200 to 300F) and with available surface area. Dynamic test conditions greatly increased the amount of film formed, indicating the marked effect of surface temperature, pressure or wear. The film is maintained on parts run in additive oil; moreover, the film was not easily worn off in non-additive oil. The chemical and physical properties of the films appeared to vary with the conditions of film formation. Radioactive counting was used to determine the film on tappets and the thermal stability of the compounded oil. Autoradiographs showed the concentration and distribution of the film on cams and tappets.     

离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N薄膜的研究

采用多弧离子镀技术在高速钢和单晶硅基体上制备Zr-Ni-N复合薄膜,研究了低能氮离子束对Zr-Ni-N涂层结构、表面形貌和硬度的影响。研究表明:用低能氮离子束辅助真空电弧沉积Zr-Ni-N膜,ZrN结构在(111)晶面出现一定的择优取向,并对Zr-Ni-N膜层有一定的强化作用,膜层表现出较高的显微硬度。     

高压涡轮动叶吸力面气膜冷却特性研究

为了研究某航空发动机高压涡轮动叶吸力面的气膜冷却特性,通过数值模拟的方法,采用SST κ-ω湍流模型,分析了高压涡轮动叶在静止和旋转条件下,吸力面气膜冷却效率的影响规律.结果表明:在静止条件下,相同主流湍流度时吹风比对吸力面气膜冷却效率影响显著,冷却效率随着吹风比的增大而减小;在小吹风比下,气膜冷却效率随着主流湍流度的...     

轴向柱塞泵配流副油膜成型及其预测方法研究

一定厚度与形状的油膜是轴向柱塞泵配流副保持良好工作状态的首要前提,也是衡量其润滑特性的主要指标之一。为了弄清配流副的成膜特性及形态,基于普适的油膜理论,推导了密封场内的油膜分布解析式,并用实验数据代替差分网格点值进行逐点运算,获得了密封带的油膜分布图。在自制的模拟装置上开展了实验研究,主要包括不同供油压力下的成膜时间、稳定性及不同油膜平衡厚度、不同测点的油膜分布规律。对比分析表明,20 MPa供油压力内密封带上几个测厚点的实测值可以预测整个油膜的总体分布形状,符合理论分析的结果,一定范围内可以作为近似预测方法来估计油膜的瞬态流型。     

MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能与摩擦特性

采用非平衡磁控溅射法在9Cr18轴承钢基底上制备了厚度约3μm的MoS2/Ti复合固体润滑膜,基于球形压头纳米压痕试验,采用连续刚度法对MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能进行研究,探究MoS2/Ti复合固体润滑膜力学性能随压痕深度的变化规律;根据压痕试验载荷-位移曲线,采用Hertz接触理论计算MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量并与试验结果进行对比;利用CSM摩擦试验机对低速、低载下MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性进行研究;基于压痕试验提出了一种能够更准确计算钢球加载时MoS2/Ti复合固体润滑膜接触应力的方法,并计算了摩擦试验不同载荷下的接触应力。结果表明:MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能和摩擦特性都会受到表面形貌的影响;除表面初始压入阶段外,MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量和接触刚度都随着压痕深度的增大而增大;滑动速度和载荷共同影响MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性。     

冷连轧机相对油膜厚度的测试与建模

为了分析冷连轧机支撑辊动压油膜轴承的油膜厚度变化对带钢厚度的影响,提高轧机AGC精度,进行了油膜厚度测试实验。对某1450mm五机架冷连轧机进行空压靠,在不同转速和轧制力条件下,记录液压缸缸位移变化值。根据实测数据,建立油膜厚度增量模型,运用Levenberg-Marquardt法拟合出该套轧机的油膜厚度模型参数。实测数据分析表明,油膜厚度随转速增加而增加,并随转速的进一步增加而变化趋势减缓。该研究为轧机厚度方程中油膜厚度补偿量的选取提供了可靠的依据。     

Study on the c-axis preferred orientation of ZnO film on various metal electrodes

ZnO thin film was deposited on various metal electrodes by reactive sputtering, and c-axis preferred orientation of the film has been studied. ZnO, which has high piezoelectricity, is promising for oscillators or filter devices such as surface acoustic wave (SAW) device, gas sensor, and film bulk acoustic resonator (FBAR). But, for the application of ZnO film for these devices, the film should be grown with c-axis normal to the electrode. In this study, Pt, Al, and Au were deposited on Si wafer, and the surface roughness and crystal structure of the ZnO film on the electrode were investigated using AFM, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD). Columnar structures of ZnO films were grown with c-axis normal to all electrodes, and among them Pt electrode showed the highest preferred orientation of ZnO film.     

铌酸锶钡铁电薄膜的微结构与薄膜厚度的关系

叙述了使用溶胶—凝胶法在 Si( 0 0 1 )基片上制备不同厚度的铁电铌酸锶钡薄膜的过程 ,使用 X射线衍射 ,扫描电子显微镜 ,拉曼散射光谱等方法研究薄膜的微结构与薄膜厚度之间的关系 ,薄膜的厚度一直能够达到 5 μm。实验发现 ,随着厚度的增加 ,SBN60薄膜在 ( 0 0 1 )方向的优先取向性越来越好。在逐层生长的过程中 ,处于底层的膜层能够起到缓冲层的作用 ,以逐渐改善薄膜与基片之间的晶格失配 ,从而使得晶体的结晶取向性越来越好     

微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响

制备了厚、薄、反点阵结构以及颗粒结构镍薄膜分别作为体、面、线和点结构薄膜样品,利用飞秒激光泵浦探测技术,检测了4种镍薄膜的瞬态反射率变化情况,研究了微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响。结果表明对于微纳结构镍薄膜来说,随着结构维数的减小,量子限域效应对电子热化时间有延缓作用。     

Development and application of a new spray impingement model considering film formation in a diesel engine

The present article presents an extension to the computational model for spray/ wall interaction and liquid film processes that has been dealt with in the earlier studies (Lee and Ryou, 2000a). The extensions incorporate film spread due to impingement forces and dynamic motion induced by film inertia to predict the dynamic characteristics of wall films effectively. The film model includes the impingement pressure of droplets, tangential momentum transfer due to the impinging droplets on the film surface and the gas shear force at the film surface. Validation of the spray/ wall interaction model and the film model was carried out for non-evaporative diesel sprays against several sources of experimental data. The computational model for spray/wall interactions was in good agreement with experimental data for both spray radius and height. The film model in the present work was better than the previous static film model, indicating that the dynamic effects of film motion should be considered for wall films. On the overall the present film model was acceptable for prediction of the film radius and thickness.     

剪切应力影响下近壁微液膜测量技术及波动特性研究

基于尺度分离理论,近壁微液膜波动特性对临界热负荷的产生有至关重要的影响。针对水平管内分层流动近壁微液膜在气流剪切应力作用下的波动特性进行研究,分析声学法,射线法,电学法和光学法等不同检测方法在近壁薄液膜厚度测量上的应用,并比较各种方法的优缺点。最终采用光学法,即利用光谱共焦位移传感器,对不同气、液流速条件下近壁微液膜进行测量,分析剪切夹带对液膜厚度变化的影响规律,获得液膜撕裂的临界条件。研究结果表明：微液膜平均厚度在气流剪切夹带影响下随气速的增大而减小。由于液滴夹带现象影响程度的不同,在不同气、液流速条件下,试验段出口处液膜平均厚度液膜呈现线性或非线性的变化趋势。气流剪切应力增大时,液膜厚度超过临界厚度即发生撕裂现象,液膜撕裂存在随机性,当壁面条件一定时,临界液膜厚度不随气、液流速的变化而变化,但在高气、液流速条件下液膜波动加剧。     

工况对盾构机主驱动轴承润滑特性的影响

以某隧道工程实际工况条件为例,建立盾构机主驱动轴承载荷分布计算模型和等温线接触弹流润滑模型,通过数值分析得到极限工况和占比99.9%的工况条件下盾构机主驱动轴承的油膜厚度及油膜压力分布;依据实际工况条件分析不同工况对轴承油膜厚度、油膜压力的影响规律,以及滚子所处位置不同时滚子负载与油膜压力和膜厚之间的变化关系。结果表明：不同工况下主轴承油膜厚度、油膜压力分布规律相似,均出现二次峰值;同一工况下,随着滚子于主轴承所处位置不同,油膜压力及膜厚最值随滚子负载的增大而减小;同一位置处二者最值随主轴承受力的增大而减小。     

前缘凸脊倾斜气膜冷却效果

为了研究前缘凸脊结构对气膜冷却的影响规律,设计3种不同堵塞比的凸脊模型,研究气膜冷却效率随吹风比、堵塞比的变化规律,并运用数值模拟方法分析再附区域的流场分布。研究结果表明,与典型的圆柱形气膜孔相比,前缘凸脊的存在可以使气膜冷却效率提高130%以上;前缘凸脊在大吹风比下的作用更加明显;堵塞比B为0.21时气膜冷却效率最高;数值模拟结果与试验结果吻合得较好;在特定范围内,吹风比的增大或凸脊堵塞比的增大有利于提高气膜再附区域的展向覆盖,进而提高气膜冷却效率。     

柔性铰链近场超声悬浮滑块动特性系数研究

应用可压缩气体动力润滑理论建立了柔性铰链超声挤压膜滑块的动、静特性系数模型,并应用数值方法对模型进行求解,获得了高频激励条件下柔性铰链气体挤压膜滑块的动、静特性系数。讨论了悬浮高度、激励振幅以及激励频率对动特性系数的影响。根据分析发现,这些参数都对挤压膜特性有着显著的影响。悬浮高度越高,挤压膜刚度和阻尼越小。激励振幅越大,挤压膜刚度和阻尼越大。而频率的影响几乎呈线性关系,频率越高,刚度和阻尼越大,挤压膜刚度和阻尼都随着频率的增加而增加,最后对这种结论进行了解释。     

链条套筒与销轴铰链副冲击载荷-往复运动的弹流润滑数值模拟

数值模拟链传动中销轴与套筒之间的定载荷和变载荷弹流润滑接触问题,套筒相对于销轴做纯滑动往复运动。定载荷是假定往复运动过程中载荷恒定不变;变载荷是假定链节在啮入和啮出链轮过程中存在的冲击载荷按正弦函数规律变化。比较在定载荷和变载荷加载条件下线接触往复运动工况的弹性润滑油膜变化情况,分析在动载荷加载条件下不同行程长度对弹性流体动力润滑特性的影响。研究发现,动载荷对油膜的压力、膜厚影响较大:随着动载荷的增加,油膜中压力急剧增大,膜厚减小;但加载方式对摩擦因数的影响不大;在相同的加载方式下,随着行程长度的增加,油膜压力减小,中心膜厚和最小膜厚显著增加。     

探头中心频率与摩擦副材质对超声膜厚测量范围的影响*

目前超声膜厚测量研究均是在固定探头中心频率(或单一摩擦副材质)下进行的,未考虑探头中心频率与摩擦副材质的变化对膜厚可测量范围的影响。为定量分析2种因素对膜厚测量范围的影响,设计一种压电陶瓷驱动的高精度微调式实验装置,基于弹簧模型利用不同中心频率探头对不同摩擦副材质间的水膜厚度进行测量。实验结果表明:膜厚的可测量值随探头中心频率的增大而减小,随摩擦副阻抗值的增大而减小;与理论值相比,利用超声探头测量水膜厚度的相对误差均低于10%,验证了实验装置及方法的可行性。提出一种根据摩擦副材质和期望测量膜厚范围来确定探头有效带宽的方法并进行试验验证,可为工程实际中不同膜厚测量时超声波探头的选型提供参考。     

可倾瓦推力轴承中工况参数对动特性的影响

采用对油膜压力进行泰勒级数展开的方法，导出了油膜对镜板的作用力和油膜对可倾瓦的力矩的刚度阻尼系数。分析了工况参数如速度、载荷、油温等参数对这些动特性系数的影响。研究表明，如果工况参数使油膜厚度减小，则油膜对镜板的作用力和油膜对可倾瓦的力矩的刚度阻尼系数均会增大。