表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响

为研究油气润滑状态下表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,在角接触球轴承的内圈滚道上设计表面织构,基于气液两相流理论,采用多重参考坐标系(MRF)模型和流体体积(VOF)法,对高速角接触球轴承腔内润滑油流动特性进行数值分析,对比分析长沟槽、短沟槽、矩形、圆柱形4种表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,发现长沟槽形的表面织构对改善角接触球轴承的润滑性能效果最为显著,并进一步分析长沟槽形表面织构结构参数对轴承润滑性能的影响。结果表明：轴承腔内油相体积分数随着沟槽深度和面积率的增大先增大后减小,随着沟槽宽度的增加逐渐增大,存在最佳织构参数使得轴承腔内油相体积分数最大。因此,合理地设计织构参数能有效提高角接触球轴承润滑性能,该研究结果对角接触球轴承表面织构设计具有一定的参考价值。     

基于EHL理论的脂润滑轴承沟道表面缺陷研究北大核心

根据脂润滑轴承失效表现形式,分析了滚动轴承沟道表面缺陷产生的原因,建立了球-沟道表面缺陷条件下的脂润滑弹流数学模型和油膜厚度方程,采用数值计算方法分析了不同尺寸的表面缺陷及表面光滑条件下的脂润滑弹流润滑油膜压力和油膜厚度分布规律。结果表明:轴承工作过程中,球-沟道表面会形成位置、尺寸和形状随机分布的凸起和凹坑;相比于光滑表面,缺陷表面会引起油膜压力和油膜厚度显著变化,且对于同类型表面缺陷,随着缺陷尺寸的增大,引起油膜压力和油膜厚度分布变化的规律大致相同但效果增强;表面缺陷均会对轴承润滑脂的润滑效果造成不良影响。     

基于分形几何理论的微气体轴承承载特性研究

为了研究微机电系统(MEMS)中气体轴承的流动特性,通过综合考虑分形粗糙表面与稀薄气体的耦合效应,推导出引入速度滑移边界的超薄气膜润滑雷诺方程,并使用有限差分法对其进行离散求解,数值分析了粗糙表面情况下不同参数对气膜压力分布、承载能力的影响,并与光滑表面的数值结果进行对比。结果表明:微尺度条件下,表面粗糙度与气体稀薄的耦合作用对压力的影响不可忽略,同时压力分布呈现一定的随机性;气膜厚度越小,表面粗糙度效应越显著,压力波动也愈强烈;台阶深度对光滑表面气膜压力几乎无影响;轴承间隙越小,转速越大,其承载力的相对变化幅度越显著。     

基于EHL理论的脂润滑轴承沟道表面缺陷研究

根据脂润滑轴承失效表现形式,分析了滚动轴承沟道表面缺陷产生的原因,建立了球-沟道表面缺陷条件下的脂润滑弹流数学模型和油膜厚度方程,采用数值计算方法分析了不同尺寸的表面缺陷及表面光滑条件下的脂润滑弹流润滑油膜压力和油膜厚度分布规律。结果表明:轴承工作过程中,球-沟道表面会形成位置、尺寸和形状随机分布的凸起和凹坑;相比于光滑表面,缺陷表面会引起油膜压力和油膜厚度显著变化,且对于同类型表面缺陷,随着缺陷尺寸的增大,引起油膜压力和油膜厚度分布变化的规律大致相同但效果增强;表面缺陷均会对轴承润滑脂的润滑效果造成不良影响。     

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...     

非牛顿介质中图形化表面对减阻效果的影响

为研究图形化表面在非牛顿介质中对减阻效果的影响,在微摩擦试验机(UMT)上进行了销盘润滑实验。实验中在硅片的表面刻蚀了纵向和横向2种沟槽以形成不同的表面图形。实验表明,与光滑表面相比,当剪切速率处于牛顿流动区时,沟槽具有一定的减阻效果;而当剪切速率处于剪切稀化区时,沟槽表面的阻力上升;并且横向沟槽表面的阻力总是大于纵向沟槽表面的阻力。流体数值计算的结果表明,横向沟槽侧壁的压差阻力和纵向沟槽侧壁的粘性阻力无法完全补偿沟槽底面上的阻力损失,因而产生了减阻效果。     

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。     

基于ANSYS多物理场的水润滑轴承的数值分析

借助ANSYS多物理场求解器的流固耦合功能对六沟槽水润滑橡胶合金轴承进行2D数值模拟,得到了水润滑橡胶合金轴承润滑膜内的压力分布、速度分布及橡胶轴瓦的弹性变形状况,进而分析了水润滑橡胶合金轴承的润滑性能.结果表明:在载荷较大及中高速工况下,橡胶轴瓦的弹性变形会显著影响水膜膜厚分布及水润滑轴承的润滑性能.     

超高压海水泵水润滑轴承承载与散热仿真分析

水润滑滑动轴承是高压海水泵关键配对副，由于水介质的弱润滑性，轴承副存在严重的摩擦发热，进而引发热卡滞等问题。考虑轴承接触表面沟槽不同构形，建立了轴承的承载与散热模型，研究沟槽数量和形状对润滑支撑和散热的影响。仿真表明：四沟槽轴承的最大温升为39.14℃,八沟槽轴承的最大温升为24.77℃,两者相差36.7%,随着沟槽数量的增加，轴承散热性能得到优化；随着沟槽数量增加，轴承内表面的最大接触应力和变形量也随之增加，相较于四沟槽轴承，八沟槽轴承的最大接触应力增加了5%,最大变形量上升了12%。因此，综合考虑沟槽结构对轴承整体支撑性能和散热作用的影响，设计双向六沟槽螺旋结构，实现海水泵轴承副内循环冷却。     

沟槽结构对水润滑轴承润滑特性影响机制

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制，采用有限元法，通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析，从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响，得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓，并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明：沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积，沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。     

The contact pressure distribution in the friction region of miniature journal bearings

The contact pressure distribution in miniature journal bearings is theoretically studied taking into consideration the friction between the contacting surfaces of the journal and the bearing bush. The experimentally confirmed formulae for the contact pressure distribution, the angle of contact and the ratio of the maximum contact pressure to the bearing contact pressure are derived. The contact pressure distribution may be described with a parabolic function.     

考虑紊流效应和温黏关系的滑动轴承故障分析

为了研究气轮发电机组滑动轴承发生的轴瓦破裂、碰磨故障的原因,从考虑轴承润滑问题的紊流效应和温黏关系出发,采用有限元法求解了广义Reynolds方程、能量方程和热传导方程,得到额定负载下的油膜压力、温度和厚度分布,从而解释了所研究轴承的故障现象,即轴瓦破裂位置出现在最小油膜厚度位置的下游。     

计入轴瓦变形的曲轴动应力和疲劳强度计算

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程相结合的方法,研究计入轴瓦变形时某四缸柴油机曲轴动应力分析和疲劳强度计算问题。解决计入轴瓦变形的曲轴—轴承系统动力学和摩擦学分析问题,得到动态油膜压力;采用ANSYS中的参数化编程语言APDL编写程序实现动态施加力边界条件,计算曲轴动应力;采用损伤积累理论计算曲轴疲劳强度。研究表明：计入轴瓦变形,主轴承最小油膜厚度大幅度下降,最大油膜压力大幅度上升,曲轴动力学响应和危险点的动应力也发生变化,曲轴疲劳寿命下降了15.6%。     

滑动轴承的应力分析

本对发动机的滑动轴承进行了计算,求解了滑动轴承的雷诺方程,粘度方程,密度方程与载荷方程,得到了压力分布与油膜厚度分布,进而通过接触力学分析得到轴承衬内的应力分布。应力分布是影响材料的塑性变形,并对分析滑动轴承的胶合失效有实际意义,因此建议用最大Mises应力来指导滑动轴承的设计。     

An investigation of the performance of a journal bearing with a slightly irregular bore

A finite journal bearing having a slightly elliptical bush, and subjected to prescribed loads, is numerically analysed. For each bearing load, the minimum film thickness, the maximum oil pressure and the friction torque are obtained. The effects of the variation of both the ellipticity and the angle between the major axis of the bush and the load line on these operating characteristics are investigated.     

某汽轮机轴瓦碎裂原因分析及处理

对某汽轮发电机组1#轴承轴瓦经常发生碎裂故障的原因进行了分析,该轴承轴颈的振动、水平偏移量及晃动过大等是导致轴瓦碎裂的主要原因。通过减小该轴承轴颈偏移量,增加其最小油膜厚度及对机组进行动平衡,有效解决了轴承轴瓦碎裂的故障。     

内燃机曲轴-轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上,应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度,以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,应用有限元法计算曲轴应力。结果表明,计及曲轴受载变形的影响时,轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加,导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大,曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际,曲轴强度计算时应取曲轴—轴承系统为研究对象,根据轴承润滑分析实际计算结果,确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。     

Linear stability performance analysis of finite hydrostatic porous journal bearings under the coupled stress lubrication with the additives effects into pores

A theoretical investigation into the stability performance characteristics of a finite externally pressurized porous journal bearing has been undertaken with the slip flow of coupled stress fluid. The analysis deals with the modified Darcy-type equation incorporating the additive effect in the porous bush. A modified form of Reynolds equation is obtained using Stokes micro-continuum theory of coupled stress fluids as lubricant. Applying the first-order perturbation of the film thickness and steady-state film pressure, the stability parameters are obtained under various parametric conditions. The results reveal that stability deteriorates with increase in coupled stress parameter for a value of percolation factor under full slip condition.     

Lubrication performance of finite journal bearings considering effects of couple stresses and surface roughness

To inspect the performance characteristics of finite journal-bearing systems, the combined effects of couple stress due to a Newtonian lubricant blended with additives and the presence of roughness on journal-bearing surfaces are studied in this article. Basing on the Stokes theory and Christensen’s stochastic model, the stochastic generalized Reynolds equation is deduced. The film pressure distribution equation is numerically solved by using the conjugate gradient method of iterations. According to the results, the couple stress effects can raise the film pressure of the lubricant fluid, improve the load-carrying capacity and reduce the friction parameter, especially at high eccentricity ratio. The surface roughness effect is dominant in long bearing approximation and the influence of transverse or longitudinal roughness to the journal bearing is in reverse trend. In general, the critical value of length-to-diameter is 1.1.     

计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析讨论了轴 轴承摩擦副系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。推 导了轴颈倾斜时的轴承油膜厚度表达式,计算了不同轴载荷情况下,轴承油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦系数。计 算结果表明,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布、最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度等都有明显的变化。因 此,进行计入轴变形导致轴颈倾斜的径向滑动轴承润滑分析研究是非常必要的。