不同工况下弹流润滑与齿轮动力学耦合研究

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明：齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。     

线接触热弹流润滑的数值分析

基于Ree-Eyring流变模型,建立线接触热弹流润滑方程,通过数值计算得出了载荷参数、速度参数、材料参数和滑滚比对于二次压力峰、最小油膜厚度和最大油膜温度的重要影响.     

低黏度燃料介质中部分膜点接触弹流润滑分析

目的某型发动机转子系统直接采用JP-10燃料对传动部件进行润滑,但燃料润滑的可靠性是限制其应用的瓶颈技术之一,因此拟研究传动部件在JP-10介质中的润滑状态。方法建立点接触部分膜弹流模型,模型以弹流润滑理论与弹性固体接触理论为基础,应用有限差分法进行完全数值求解。通过比较在JP-10、航空润滑油4050和4109介质中,油膜厚度、油膜压力及粗糙接触压力的分布,分析了JP-10的润滑性能。结果 JP-10形成的油膜厚度与压力均小于另外两种润滑油,JP-10介质中的粗糙接触压力远大于另外两种润滑油中的粗糙接触压力。结论 JP-10的润滑性能比常用的航空润滑油弱,其润滑可靠性较低,需要采取先进表面加工技术对传动部件间的接触表面进行防护,同时在合理范围内提高流体卷吸速度,提高表面加工质量,有利于流体润滑膜的形成。     

载荷时变对齿轮齿条弹流润滑的影响

目的通过对传动过程中压力和膜厚的计算,提高齿轮齿条机构润滑性能,降低齿轮齿条传动过程中的磨损。方法简化齿轮齿条传动过程载荷图谱,运用简化的实际载荷曲线,建立齿轮齿条啮合过程的弹流润滑计算模型,对齿轮齿条啮合过程中的瞬态弹流润滑问题进行研究。考虑啮合过程中单、双齿啮合时不同的载荷,计算一个啮合周期沿啮合线上的中心压力、中心膜厚、最大压力、最小膜厚以及啮入点、节点、啮出点压力和膜厚,还有双齿啮合区转换为单齿啮合区、单齿啮合区转换为双齿啮合区前后瞬时的压力和膜厚。压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法,得到了齿轮齿条传动机构的瞬态弹流润滑完全数值解。结果载荷突然升高引起中心压力突然升高,中心膜厚最大值出现在双齿啮合区与单齿啮合的临界点。啮合线上最小膜厚和最大压力出现了波动。计算得出啮入瞬时膜厚最薄,润滑状况较差。结论沿啮合线各瞬时压力与膜厚不断变化,载荷突变引起的压力突变应通过提高轮齿强度等方式防止表面疲劳破坏的产生。整个啮合过程中,啮入点为危险点。     

织构型水润滑推力轴承软弹流润滑分析及多目标协同优化

目的 提高以水作为润滑介质的织构型非金属推力轴承的润滑性能,为水润滑推力轴承的优化设计提供参考.方法 基于计算流体力学方法建立织构型水润滑推力轴承的流体动压润滑模型,采用双向流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用.随后,以承载力最高和摩擦力最低为目标,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的多目标协同优化方法,对4种非金属材料的织构型推力轴承进行优化.结果 随着轴承材料弹性模量的降低,轴承内最高压力值逐渐降低,最大变形逐渐增加,且最优织构覆盖率值逐渐减小.当织构覆盖率为20％时,轴承材料对最优织构深度值无明显影响;当织构覆盖率增至40％及以上时,随着轴承材料弹性模量的降低,最优织构深度值逐渐增加.在同一轴承材料下,最优织构参数之间相互影响,随着织构覆盖率的增加,最优织构深度值逐渐增大.对于碳化硅陶瓷和尼龙等弹性模量较大的轴承材料,优化后,轴承内流体最高压力明显提升;对于超高分子量聚乙烯和赛龙等弹性模量较小的轴承材料,优化后,高压区面积明显增大.结论 轴承材料对轴承润滑性能及最优织构参数均有明显影响,且最优织构参数间相互影响.经过对织构型水润滑推力轴承的多目标协同优化,轴承润滑性能明显改善.     

计入表面吸附膜的热弹流润滑体系建模及分析

目的 研究表面吸附膜在热弹流润滑中的作用机理.方法 构建考虑表面吸附膜的非牛顿流体点接触热弹流润滑模型,分析润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响.结果 润滑剂的非牛顿性及吸附膜的计入对油膜压力和厚度的影响很小.与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数.同时,随着非牛顿流体特征剪应...     

一种基于热弹流润滑理论的组合式密封件密封性能评估模型

介绍了用于评估一种由O形圈和PTFE条组成的组合式密封件密封性能的数学模型.为了更好地模拟真实的工况,该模型综合考虑了许多可能的影响因素,如压力,温度,以及密封件材料性能等.这个模型以弹流润滑理论为基础,可用于计算润滑油膜厚度,压力分布和温度场分布,从而为解决“如何以最小的泄漏率保证较好的润滑性能”这个问题提供理论依据.     

时变效应对轧辊轴承热弹流润滑的影响

介绍了时变效应对于乳化液热弹流润滑轧辊轴承的影响,对比了稳态与时变条件下的热弹流润滑膜的压力与膜厚.建立了考虑时变效应的乳化液润滑轧辊轴承热弹流润滑数学模型,利用压力求解的多重网格法和弹性变形的多重网格积分法,得到了时变条件下乳化液热弹流润滑轧辊轴承的数值解.计算结果表明:时变效应对于热弹流乳化液润滑膜压力的影响很小,但对于膜厚的影响却很大,即时变效应时乳化液的润滑膜厚明显变薄.     

直齿圆锥齿轮的时变弹流润滑分析

目的研究直齿圆锥齿轮传动过程中稳态和非稳态下的压力和膜厚,为降低直齿圆锥齿轮的表面磨损及齿轮设计提供理论指导。方法将一对直齿圆锥齿轮等效为一对圆锥滚子模型,运用无限长线接触理论,建立直齿圆锥齿轮啮合过程中的弹流润滑计算模型,先对直齿圆锥齿轮进行等温稳态弹流润滑分析,计算并分析了直齿圆锥齿轮大端和小端啮入、啮出点的油膜压力及油膜厚度,求解并分析了小端啮合区间五个特殊点的油膜压力和膜厚。考虑瞬态时变效应的影响,计算并分析了直齿圆锥齿轮在三个特殊瞬时点的油膜压力和油膜厚度。最后研究齿面在高斯分布粗糙度函数和余弦粗糙度函数作用下的弹流润滑数值解,在此基础上计算了不同幅值和波长下的油膜压力和油膜厚度。压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法。结果稳态等温条件下,小端啮入点和啮出点的出口油膜厚度略小于大端,小端啮合区间的最小油膜厚度从啮入点到啮出点逐渐增大。在瞬态时变效应下,啮入点的油膜压力大于节点和啮出点的油膜压力,其油膜厚度较其他两个瞬时点的油膜厚度小。高斯分布粗糙度函数作用下的油膜压力在赫兹接触区有明显的局部压力峰,油膜厚度在赫兹接触区有局部波动;余弦粗糙度函数作用下的油膜压力和油膜厚度在赫兹接触区有波动,且粗糙度幅值和波长越大,波动程度越明显。结论采用高斯分布粗糙度函数时,油膜压力的变化相对比较缓和,采用余弦粗糙度函数的最大油膜压力小于采用高斯分布粗糙度函数的最大油膜压力,和高斯分布粗糙度函数相比,余弦粗糙度函数下的油膜厚度在赫兹接触区呈现周期性波动。     

载荷对线接触热弹流温度场的影响

在弹流动力润滑中,尤其是在重载的情况下,润滑剂呈现出强烈的非牛顿流体的流变特性,添加剂以及合成润滑剂的使用,也会导致润滑油呈现非牛顿性质,从而使得润滑剂的流变行为成为润滑设计中必须考虑的重要因素;对于高速或重载的情况,众多的研究结果表明:热效应是明显的、不可忽略的。选用Ree-Eyring模型,通过联立求解雷诺方程、弹性变形方程、能量方程而得到线接触非牛顿流体热弹流的温度场,分析了不同载荷下的温升变化,从而找出油膜内温度场随载荷的变化规律。     

皮带机液压自动张紧系统的设计

针对目前矿井皮带机传统的张紧形式存在的对操作人员和矿井设计要求较高、局限性大,设计了一套皮带机自动张紧系统,可以保证皮带机在启动和正常运行两种工况下的张力自动调整,保证输送带和滚筒之间产生一定的摩擦力,限制输送带在各支承点的垂度,保证物料的正常输送,避免皮带产生打滑和断带现象,提高皮带使用寿命。     

激光微织构滚动轴承表面润滑性能的数值分析

目的研究圆柱滚子轴承摩擦副织构化表面润滑性能,探讨工况参数(载荷、转速)和微织构几何形貌参数(面积占有率)对油膜平均无量纲压力的影响规律。方法基于弹性流体动压润滑机理,利用有限长线接触弹流润滑理论建立理论模型,采用有限差分法对Reynolds方程进行离散,并运用多重网格法进行数值分析。结果在微织构面积占有率S_p=0.095、深度h_p=6μm的前提下,当载荷由100 N升为500 N时,油膜平均无量纲压力随之增大。在微织构面积占有率S_p=0.095、深度h_p=6μm的前提下,当转速由100 r/min升为500 r/min时,油膜平均无量纲压力随之增大。在载荷W=200 N、转速n=200 r/min的前提下,当微织构面积占有率由0.05升为0.15时,油膜平均无量纲压力随之增大;当微织构面积占有率由0.15升为0.25时,油膜平均无量纲压力随之减小。结论圆柱滚子轴承微织构表面的油膜平均无量纲压力随着载荷和转速的增大而增大,随着微织构面积占有率的增大而先增大后减小。     

带式输送机断带抓捕装置液压系统设计及仿真研究

针对目前市场上现有的断带保护器所不能避免的误抓捕问题,提出了一种新型的带式输送机断带抓捕装置的设计方案。该断带抓捕装置是采用液压延时系统作为断带触发机构、楔型自锁机构为抓捕机构、蓄能器为紧急动力源的一种新型整体式的断带保护器。一旦发生断带事故,可自动启动断带抓捕装置,进行安全可靠的抓捕;如果输送带仅发生正常的打滑逆转,则断带抓捕装置延迟动作,避免误抓捕以致输送带损坏。同时,采用AMESim软件对抓捕机构液压系统进行了建模和仿真,得到了较为符合实际工况的仿真结果,为现有设计方案提供了优化的方向。     

高速切管机送进辊道的交流变频改造

直流电机因具有良好的启动、平滑的调速等性能,使其在各领域得到广泛的运用。但在高速切管机的送进辊道中,由于一带多、现场环境差等因素,使直流电机和传动系统故障较为频繁。介绍了输送辊道传动系统的交流变频改造及效果。     

下运带式输送机盘式制动器液压系统设计与分析

通过分析下运带式输送机制动工况的特点以及盘式制动器的优点,设计出适合各制动工况要求的新型盘式制动器液压系统。该液压系统具有松闸、保压、正常停车制动、超速制动、紧急制动和系统突然断电制动等功能。建立了系统的数学模型,将数学模型线性化后推导出了系统传递函数,分析了各元件参数对系统响应性的影响,为设计压力精细调节的制动器提供了理论基础。     

砂芯存储输送系统的拥堵分析和对策

针对广泛应用于铸造车间的砂芯存储输送系统,分析了其可能出现的一种拥堵现象产生的过程和条件,提出了避免产生这种现象的对策。     

工作台导轨静压改造

介绍静压技术在机床设备升级改造中的应用及应用效果，以及在机床改造中的一些参数设计。     

水压轴向柱塞泵配流盘最小水膜厚度的理论分析——结构参数的影响

最小水膜厚度是保证配流盘静压支承工作的基本条件，本文提出了最小水膜厚度应满足的基本要求，在两种不同的运动副表面粗糙度下，分别讨论了配流盘静压支承的主要结构参数对最小水膜厚度的影响，另一方面，分析结果又为结构参数的设计提供了参考依据。