粗糙表面微峰接触模型在部分膜弹流润滑中的应用

一、引言工程零件的表面都是粗糙的,粗糙表面接触时,真实接触面积和微峰接触载荷的确定很重要,这是由于引起摩擦磨损的表面间的相互作用都是在实际斑点上进行的。接触表面的变形模式取决于外压力、表面形貌及材料特性。通常粗糙表面接触模型按接     

平均型条纹粗糙表面的弹流润滑

基于Ｈ．Ｓ．Ｃｈｅｎｇ的平均流量模型理论,本文写出了任意条纹方向粗糙表面平均雷诺方程,对其用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法进行了数值分析,着重讨论了表面粗糙度及其纹路方向对润滑的影响,并计入了微凸体的接触效应,分析结果表明,表面粗糙度及其纹中方向对部分膜弹流润滑甚至会膜弹流润滑的影响都是不可忽略的。     

表面粗糙纹理对非牛顿热弹流润滑性能的影响

建立了考虑表面粗糙度的点接触热弹流润滑模型,假设滚滑工况下慢速运动的固体表面是粗糙的,而快速运动的固体表面绝对光滑.卷吸速度沿接触区短半轴方向,表面粗糙纹理以正弦函数来表征,润滑剂符合Ree-Eyring非牛顿流体粘性定律.通过完全数值求解,讨论了3种不同构成的粗糙纹理对弹流润滑性能的影响.其中2种是周期性时变问题,求解是从一个准稳态解开始逐个瞬时迭代来实现的.结果表明,粗糙纹理会使得接触区里对应处产生明显的局部高压,局部温升,油膜厚度也相应减小.而纵向粗糙度时润滑效果最差,因为具有更危险的最小膜厚值.     

粗糙表面弹流润滑的摩擦系数的分析计算

本文在弹性流体动力润滑情况下对摩擦系数的计算方法进行了分析,考虑了流体的非牛顿流变特性和微凸体接触压力的影响。以平均型条纹粗糙表面为计算模型,在各种工况下对摩擦系数进行了计算对比。     

表面横向粗糙峰对点接触热弹流润滑的影响

通过数值解研究丁固体表面的横向粗糙峰对钢球与玻璃盘形成的热弹流润滑接触区压力、膜厚以及温度分布的影响。计算中假设钢球是静止的．即滚滑比为2。结果表明在粗糙峰出现的位置上，压力、温度均有急剧的增加，并且固体表面的凹陷现象也变得更加复杂。     

表面划痕对滚子润滑性能的影响

对滚子表面划痕对润滑性能的影响进行研究。研究表明,划痕两侧将产生压力和温度升高及膜厚跌落,划痕中部将出现压力和温度跌落及膜厚增加,并且这一现象随划痕深度和宽度的增加趋于剧烈,将恶化滚子的应力状态;与划痕深度比,划痕宽度对划痕两侧最小膜厚的影响不显著。     

表面粗糙度对点接触弹流润滑性能的影响

本文应用多重网格法对椭圆接触的部分膜弹流问题进行了完全数值求解，计算中采用了Ｐａｔｉｒ－ｃｈｅｎｇ的平均流量模型及Ｇｅｅｎｗｏｏｄ和Ｔｒｉｐｐ的表面微峰弹性接触模型。在大量数值计算结果的基础上分析了表面粗糙度大小及纹理方向对点弹流的油膜厚度及微峰接触载荷的影响。     

表面研磨对点接触弹流润滑的影响

利用计算机模拟获得磨削加工表面及其研磨后表面,完全数值求解磨削表面及研磨表面点接触弹流润滑,就研磨对润滑的影响进行分析与研究。结果得出,表面形貌的微观弹流效应导致局部油膜压力增大,研磨能有效减缓油膜压力波动,改善表面润滑性能。     

一个表面带单粗糙峰的线接触时变微弹流润滑数值分析

通过数值求解研究了一个固体表面的单粗糙峰对两固体形成的线接触时变弹流润滑区压力、膜厚分布曲线的影响。结果表明：粗糙峰的出现，使其对应位置上的压力、膜厚发生急剧变化；粗糙峰的移动，对压力和膜厚的变化、固体表面的凹陷现象以及Hertz接触区的出口颈缩均有不同的影响；另外，压力峰和油膜形状随着粗糙峰幅值和半波长的变化而变化。结果亦表明：准稳态解比时变解过高地估计粗糙峰对压力和膜厚的影响。     

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     

线接触弹流中弹性变形计算方法对比研究

综述弹流润滑中弹性变形量的计算方法,针对5种线接触弹性变形量计算方法,求解Hertz压力分布、三角形压力分布和均匀压力分布下的线接触弹性变形量,比较评价5种计算方法的优越性。研究发现,张鹏顺的方法将奇异点单独处理,黄平的方法避开奇异点,2种方法都能得到很小的中心变形误差、数据波动和极值之差;OKAMURA以更简单的方式避开了奇异点,但数据波动和极值之差较大;EVANS的微分法能得到更精确的中心变形量;FFT法的精确度要低于其他4种方法。5种方法在计算原理、计算量和计算结果的准确性上各有特点,在线接触弹性流体润滑计算中都能得到合理的应用。     

量纲分析原理及在线接触弹流润滑研究中的应用

介绍了量纲分析原理．分析了其在线接触弹流润滑研究中的应用。通过合理地选择无量纲量，使数值计算过程中的稳定性更好．并可使未知定义域的确定更容易。从而有一定的工程应用价值。     

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。     

线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值分析

基于Ostwald模型建立的脂润滑控制方程与能量方程联合求解,通过压力-温度的循环来计算线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值解。分析了一般工况参数对润滑膜压力分布和润滑膜形状的影响,探讨了不同工况下热效应对脂润滑弹流数值解的影响。     

Investigation into the Normal Contact Stiffness of Rough Surface in Line Contact Mixed Elastohydrodynamic Lubrication

In this work, the statistical asperity microcontact models in combination with the acoustic spring model and the load sharing concept are utilized to study the interfacial normal contact stiffness for a rough surface in line contact elastohydrodynamic lubrication (EHL). Two different statistical microcontact models of Greenwood and Williamson (GW) and Kogut and Etsion (KE) are employed to derive the normal contact stiffness expressions for a dry rough line contact considering the purely elastic contact and the multiple regimes elastic–elastoplastic–fully plastic contact, respectively. The liquid film stiffness is calculated based on the relationship between film thickness and bulk modulus of the lubricant. The lubricant film thickness equations are employed in conjunction with the load sharing concept and the empirical formulas for the maximum contact pressure in a dry rough contact are fitted for the GW model and the KE model, to evaluate the relationship between film thickness and motion velocity for the purely elastic GW microcontact model and the multiregime KE microcontact model, respectively. The comparison with experimental results shows that the KE model predicts closer total contact stiffness results than the GW model. The stiffness contributions from the solid asperity contact and lubricant film are obtained and effects of surface roughness, applied load, motion velocity, and type of lubricant on the normal contact stiffness are analyzed.     

点接触弹流润滑入口凹陷的速度域

利用等效黏度将circular流变模型整合进通用Reynolds方程,获得点接触弹流润滑入口凹陷的控制方程。采用多重网格法及多重网格积分法进行数值求解,研究卷吸速度变化导致的入口凹陷变化过程,讨论载荷、黏度、黏压系数、钢球半径及弹性模量对入口凹陷速度域的影响。结果表明：随着卷吸速度的增大,入口凹陷深度从0增大到最大值,然后再减小到0;入口凹陷出现的卷吸速度随着载荷、黏度、黏压系数及弹性模量的增大而减小,随着钢球半径的增大而增大;入口凹陷消失的卷吸速度及入口凹陷的速度域都随着载荷及钢球半径的增大而增大,随着黏度、黏压系数及弹性模量的增大而减小。     

椭圆接触纯自旋问题的弹流润滑数值分析

研究了椭圆接触纯自旋问题的等温弹流润滑,用多重网格法求得了完全数值解,研究了速度、载荷、椭圆比和计算区域对压力和膜厚的影响。结果表明,在轻载、高速、大椭圆比条件下,椭圆接触的纯自旋运动可产生润滑膜,油膜的形状和压力分布都和经典弹流润滑截然不同;椭球的自旋速度、载荷、椭圆比以及承载域的大小都对压力和膜厚有很大的影响。     

计入套圈变形和润滑影响的球轴承动刚度研究

针对传统拟静力学分析方法未考虑轴承套圈热变形、离心力变形和弹流润滑作用引起轴承内部沟道曲率中心与滚动体中心几何位置关系的变化,难以准确反映轴承动刚度不足的现状,建立了计入套圈变形和弹流润滑影响的轴承拟静力学修正模型。采用所建立的模型研究了轴承不同工作转速和预紧力条件下轴承热变形、离心力变形和润滑油膜对动刚度的影响规律,通过与Gupta等典型算例及实验的对比验证,证实了所建立模型及分析结果的有效性。     

表面波纹度对工业链套筒-销轴铰链副热弹流润滑的影响

运用弹流润滑理论,针对工业链中套筒和销轴之间的接触,采用无限长线接触热弹流模型研究表面波纹度对不同型号链条接触区的油膜厚度、压力及温度的影响。结果表明:表面波纹度会引起油膜压力、膜厚和温升的显著波动;对于小的当量曲率半径,膜厚波动的振幅同表面波纹度的差距很大,接近100%,但是随着当量曲率半径的不断增大,膜厚波动的振幅逐渐降低,最后表面波纹度已不发生弹性变形;膜厚的波纹度振幅变化还与波纹度的波长有关,波长越长,波纹度振幅变化的速度越慢;在某些特定接触条件下,波纹度表面可以形成比光滑表面更厚的油膜。     

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。