供油条件对线接触热混合润滑性能的影响

为提高齿轮、圆柱滚子轴承等线接触副零件的润滑性能,有必要研究供油条件对其混合润滑特性的影响。基于平均流量模型,建立考虑供油条件的线接触非牛顿热混合润滑模型。将入口供油量作为控制乏油程度的参数,同时考虑膜厚比(最小膜厚与粗糙度的比值)与粗糙峰接触载荷比(粗糙峰接触载荷与总载荷的比值)来判断润滑状态,研究供油量、速度、接触副材料和环境黏度对混合润滑性能的影响。结果表明：随着供油量的增加,膜厚比增加,粗糙峰接触载荷比减小,最小膜厚与中心膜厚逐渐增大,平均摩擦因数逐渐减小,油膜最高温度逐渐增加,但最终都趋于稳定值;对于3种不同接触副(钢-钢、钢-Si₃N₄和Si₃N₄-Si₃N₄),钢-钢接触副的总压力与油膜温度最低,Si₃N₄-Si₃N₄接触副的总压力与油膜温度最高;在充分供油时,Si₃N₄-Si₃N_...     

面接触油膜润滑测量系统

介绍了一种能够实现面接触油膜润滑测量的试验系统,该系统以静止的刚性滑块和旋转的透明玻璃盘组成润滑副。滑块的定位采用柔性并联机构,可进行面接触倾角的微小调节。油膜厚度测量采用多光束干涉技术。照明采用激光外部同轴照明,可有效扩大图像视场和膜厚的测量范围。利用该系统测量了恒倾角面接触薄膜润滑的膜厚特性和摩擦力特性,结果与已有理论有较好的一致性。     

点接触弹流润滑供油条件退化的乏油分析

在点接触弹流润滑中,如果不能及时补充新油,则接触区的供油条件会随着润滑次数而退化。分析了供油油膜厚度、中心膜厚、最小膜厚和润滑油膜压力区形成位置与润滑次数的关系。结果表明:润滑开始时,由于供油油膜厚度较大,系统处于充分供油状态;随着润滑次数的增加,有一部分油从两侧泄漏,系统逐渐转到乏油状态,供油油膜厚度、中心膜厚和最小膜厚均逐渐变小,压力区形成位置则逐渐向Hertz接触区靠近;最终供油油膜厚度、中心膜厚和最小膜厚趋于定值,压力区趋于Hertz接触区,从而达到一种稳定乏油状态。     

摆线针轮传动接触乏油润滑特性分析

摆线针轮行星传动啮合过程中供油量变化影响传动效率和接触疲劳特性。引入部分油膜厚度比例,以入口油膜厚度来表征乏油程度,建立摆线针轮有限长线接触乏油润滑数值模型,研究在齿宽方向上入口油膜厚度不均匀分布对压力和膜厚分布的影响。结果表明:乏油条件下,随着入口供油量增加,入口油膜厚度的不均匀分布对齿宽方向上的压力和膜厚分布的影响减小;随着速度的增加,齿宽方向压力和膜厚分布受入口油膜厚度不均匀分布的影响增加;随着载荷的增加,齿宽方向压力和膜厚分布受入口油膜厚度不均匀分布的影响程度减小。     

波动供油条件下滚子副润滑性能分析

基于工程实际的供油条件,提出一种特殊的供油函数,对滚子副弹流润滑问题进行求解,定性模拟滚子副的特殊乏油现象,并分析供油函数中的参数与润滑油膜厚度和压力的关系.结果表明:供油油膜的波动导致滚子副接触区相应的压力、膜厚及部分油膜比例分布中也出现波动;随着乏油情况的加剧,供油波动对滚子副接触区的影响更大,使润滑效果更差;在一定的供油量下,波动供油的油膜波长越小,幅值越小,对乏油滚子副的润滑性能越有利.     

点接触乏油混合润滑的数值模拟研究

基于改进的统一Reynolds方程,对点接触乏油混合润滑进行数值模拟,研究供油量、载荷、卷吸速度等对混合润滑性能的影响。分析时将润滑区域分为两部分,在压力区润滑油完全充满间隙,在空穴区润滑油部分充满间隙,这两区域的润滑特性都采用离散化的Reynolds方程求解;采用快速傅立叶变换算法求解弹性变形,采用GaussSeidal低松弛迭代逐行扫描法求解压力。结果表明:随着初始供油量的变化,润滑油油膜压力、油膜厚度以及部分油膜比例都会受到影响;速度对点接触乏油混合润滑的影响主要表现在油膜厚度分布上,而载荷的影响主要表现在压力分布上;随着载荷的升高,油膜压力将增大,而油膜厚度有轻微的减小,随着速度的升高润滑油油膜厚度减小。     

自旋条件下角接触球轴承的弹流润滑分析

为研究自旋状态下角接触球轴承参数对弹流润滑性能的影响,建立角接触球轴承中考虑自旋运动的弹流润滑模型,分析角接触球轴承的内沟槽曲率半径系数、内圈接触角、外圈接触角、滚动体数目及转速等参数对弹流润滑性能的影响,并分析固定参数下影响自旋速度和旋滚比的主要因素。研究结果表明:随着内沟槽曲率半径系数的增加,接触半径逐渐减小,油膜厚度略微减小,而油膜压力明显增加;随着内圈接触角的增加,油膜的不对称性明显增强,而随着外圈接触角的增加,自旋速度在0°~70°之间逐渐减小,在70°~90°之间逐渐增大;轴承滚动体的数目越多,单个滚动体所受的载荷越小,油膜厚度越大,中心油膜压力越小;角接触球轴承中,影响自旋速度的主要因素为轴承内圈速度及内、外圈接触角的大小,影响旋滚比的主要因素为内、外圈接触角的大小。     

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。     

椭圆接触乏油弹流润滑影响因素分析

采用多重网格法,研究了载荷、速度和材料参数对椭圆接触乏油弹性流体动压润滑油膜厚度和压力分布的影响.结果表明:载荷增大,油膜厚度减小,最小油膜厚度向出口方向移动,颈缩现象逐渐变强,二次压力峰特点凸现,其位置向出口区移动;速度增大,油膜厚度增大,颈缩位置向膜厚中心移动,油膜在入口区就已开始收缩,压力分布曲线的二次压力峰变得更加尖锐,并逐渐向入口区移动;材料参数增大,油膜厚度和压力均增大,油膜颈缩位置向出口方向移动,二次压力峰位置没有变化.     

椭圆接触油膜润滑的牵曵特性研究

针对润滑油高压下的固化、极限剪切应力存在等现象,采用修正的Smith流变模型,推导了椭圆接触区油膜的牵曵系数表达式.分析了各参数对牵曵性能的影响.以牵引式无级变速器某传动比时椭圆接触区内润滑油无自旋运动为例,绘制了油膜牵曵系数关于滑滚率、最大接触应力和润滑油压黏系数的曲线.     

面接触条件下织构表面摩擦特性研究

为研究织构表面对面接触摩擦副摩擦特性的影响,设计和制造4个表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、14%、21%、28% 的试件,选用HDM20端面摩擦磨损试验机,针对油润滑和脂润滑两种润滑剂,在不同载荷、转速等工况和不同摩擦副配对材料等条件下进行了试验研究,探讨表面形貌对摩擦特性的影响规律,并使用Talysurf CCI Lite 非接触式三维光学轮廓仪对试样进行三维表面测量,采用ISO25178定义的体积参数和连通性系数对三维表面形貌进行表征,从而得出表面体积参数及连通性系数与摩擦因数的关系。结果表明：在油润滑条件下表面形貌的微观结构特性对摩擦的影响要比脂润滑条件下的更显著;在钢对铜摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化比较复杂,在钢对钢摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化相对平稳;在不同的条件下,最优的表面微观结构特性也不同;将连通性系数和体积参数结合起来对表面形貌进行表征将更有利于表面微观结构特性的摩擦学设计。     

螺旋锥齿轮齿面粗糙度对其乏油润滑寿命的影响

为揭示螺旋锥齿轮真实齿面粗糙度与失油啮合条件下乏油寿命间的关系,根据微分几何与啮合原理,计算啮合点的弹流润滑参数;建立考虑齿面粗糙度影响的弹流膜厚方程,借助有限元方法求解Reynolds方程得到啮合过程中各啮合点的法向正压力和弹流润滑中心油膜厚度;通过修正螺旋锥齿轮光滑齿面的乏油寿命预测公式,计算不同粗糙度表面参数下的螺旋锥齿轮乏油寿命,分析粗糙度表面参数对其寿命的影响规律。结果表明,结果表明,失油条件下齿面啮合乏油润滑寿命较短,在合适的范围内,增大齿面粗糙度能提高乏油寿命,且相对光滑齿面,粗糙接触齿面油膜分布较均匀。     

齿轮径向自吸流体润滑方法的供油分析

针对齿轮传动的乏油现象,提出了一种新型的齿轮径向自吸流体润滑方法,从润滑与冷却两方面对整个啮合过程进行了供油的理论分析与计算。分析表明:螺杆泵的单导程容积大小受到与其同构件的齿轮转速与载荷的限制;冷却散热对螺杆泵单导程容积的影响与转速无关;螺杆泵单导程容积的设计应该按啮合过程中供油量的最大值设计。     

偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。     

纯滑动乏油条件下弹流油膜凹陷的实验观察

采用光干涉实验技术研究纯滑动条件下,乏油程度对油膜表面凹陷的影响。实验所用润滑油为PB680,PB680具有很高的黏度,有利于油膜表面凹陷的形成。实验结果表明:在低速条件下,随着乏油程度的严重化,凹陷深度逐渐减小,凹陷位置也逐渐向接触区出口方向移动并最后消失;在高速条件下,乏油造成凹陷深度降低,而且在接触区中心出现一个圆形小凹陷;乏油条件也会造成接触区内出现双凹陷现象,当严重乏油时,所有凹陷消失;当载荷降低时,接触区弹性变形减小,减弱了凹陷现象;但乏油条件可增加凹陷的深度。     

面接触条件下润滑脂流体动压润滑膜的厚度测量

使用面接触润滑油膜测量仪对锂基润滑脂形成的流体动压润滑膜进行研究。结果表明,由于润滑脂离开接触区后较弱的回填能力及剪切稀化,其润滑膜表现出较为复杂的特性;面接触条件下,初始的脂润滑膜厚随运行时间增加迅速降低,后达到相对稳定值且接触副处于乏油状态,该稳定值与初始供脂量关系不大;在双对数坐标下,润滑脂的膜厚与速度关系为一直线,速度指数小于基础油;脂润滑膜厚度随载荷的增加先减小,然后趋于稳定;甘油作为添加剂对润滑脂的流体动压润滑膜无明显影响。     

限量供油条件下硬脂酸吸附对面接触润滑油膜的影响

在限量供油条件下,利用滑块-盘面接触润滑油膜测量系统研究了PAO10(聚α-烯烃)添加硬脂酸对油膜厚度-滑块倾角关系的影响,理论分析了滑块入口润滑油堆积对润滑油膜承载力的影响,并对硬脂酸在固体表面的吸附进行了表征。结果表明,油膜厚度随滑块倾角的增加呈现总体下降的趋势。硬脂酸吸附诱导的“反润湿”作用,使润滑油在润滑轨道上由经典双侧脊分布转变为离散态条状或液滴状分布,改善了接触区入口供油,提高油膜厚度。实验发现了较低的滑动速度下低供油量反而诱发高油膜厚度的“异常”现象。硬脂酸的吸附使得润滑油在入口区形成非浸润的液滴状堆积,形成的附加拉普拉斯压力增加油膜承载力;当供油量较低时,入口润滑剂堆积的曲率半径较小,附加拉普拉斯压力较大,因此膜厚较高。     

面接触润滑条件下表面形貌对动压润滑的影响

利用课题组自主研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量.试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在载荷固定的条件下,对油膜厚度—速度曲线进行测量.结果表明凹槽的宽度、深度、方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响.     

乏油对间歇运动条件下弹流润滑油膜的影响

采用光干涉实验技术研究间歇运动条件下,充分供油、中度乏油和严重乏油3种供油条件对弹流润滑油膜的影响。结果显示,在其他条件一致情况下,中度乏油只是在减速和加速阶段对油膜厚度和形状有影响,在停歇阶段,油膜变化与充分供油条件下的油膜变化情况一致;在严重乏油条件下,在减速和增速区间,速度对膜厚的变化基本无影响,在停歇阶段严重乏油也会造成油膜的明显降低。     

定量供油静压支承动态特性的试验研究

本文对定量供油静压支承的动态特性进行了系统、全面的研究,其中包括系统的稳定性、幅——频特性及系统参数对动态特性的影响等。并进行了试验验证,得出了一些重要结论,从而为定量供油静压支承在生产实际中推广应用奠定了理论基础,也为实现静压支承参数的优化设计提供了条件。