流变模型对剪切稀化流体弹流油膜厚度影响的研究

基于Carreau流变模型和Ree—Eyring流变模型,对剪切稀化流体线接触弹流润滑进行了完全数值分析,得到了同一种润滑油在不同流变模型下的弹流油膜厚度。将理论分析得到的油膜厚度、经典弹流膜厚公式计算的油膜厚度以及实测的油膜厚度进行了对比,结果表明：基于Carreau流变模型的理论分析结果更能反映剪切稀化流体的实际弹流油膜厚度;在相同工况下,基于Ree—Eyring流变模型的理论分析结果低估了剪切稀化流体的油膜厚度,经典弹流膜厚公式过高地估计了剪切稀化流体的油膜厚度。研究结果表明：幂函数形式的流变模型更能反映剪切稀化流体的流变特性。     

基于不同黏压模型的空间液体润滑剂弹流油膜厚度的研究

基于牛顿流变模型针对空间液体润滑剂进行等温线接触弹流润滑数值分析。在相同工况下,采用Barus模型、Roelands模型和Yasutomi自由体积黏度模型分别计算空间液体润滑剂的弹流油膜厚度,并与实验结果进行比较。结果表明:Yasutomi自由体积黏度模型更能真实地反应空间液体润滑剂的黏压关系;与其他黏压方程相比,由于Yasutomi自由体积黏度模型在低压区域产生较高的黏度,因而得到较高的油膜厚度。     

空间液体润滑剂弹流牵曳特性的研究

基于Johnson-Tevarrwerk模型对空间液体润滑剂的弹流牵曳特性进行理论研究,并采用高速球-盘式弹流牵曳力试验装置进行相同工况下的试验研究,证明Johnson-Tevarrwerk模型的理论分析很好地反映了空间液体润滑剂的弹流牵曳特性。研究结果表明:入口区的热效应不能忽略,等温牛顿模型不能用于空间液体润滑剂的弹流牵曳特性理论分析;在高滑滚比工况下,空间液体润滑剂弹流牵曳系数的非线性行为非常明显,高黏度空间液体润滑剂的流变行为必须由非牛顿流变模型描述。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题。通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点,提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其物理模型,导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程,这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用。本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题，通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点，提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其特点模型，导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程，这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用，本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

点接触全膜弹流最小油膜厚度的模糊评价

本文通过对点接触全膜弹流最小油膜厚度的分析,并引入了现代机械设计方法中的模糊综合评价方法,对影响点接触全膜弹流最小油膜厚度的各个因素进行了综合分析。     

离子液体添加剂黏压特性对热弹流润滑性能的影响

离子液体相较于一般润滑油具有较低的黏压系数,作为润滑添加剂时,有必要探究其黏压特性对基础油润滑性能的影响。采用多重网格数值方法,研究离子液体添加剂对非牛顿点接触热弹流润滑性能的影响,讨论离子液体添加量、滑滚比和卷吸速度等对膜厚、摩擦因数和温升的影响,并分析非牛顿效应和热效应对弹流润滑性能的影响。结果发现离子液体的加入会降低润滑油的油膜厚度、温升和摩擦因数,能缓解由于滑滚比或卷吸速度增大引起的剪切稀化效应,离子液体添加量越大效果越好;非牛顿流体得到的摩擦因数和温升明显低于牛顿流体,离子液体添加剂能降低非牛顿流体特征剪应力对摩擦因数的影响,且降低热效应对润滑性能的负面影响。     

滚动轴承点接触弹流油膜厚度及摩擦力矩的分析计算

点接触弹流润滑的实际计算较为复杂,对点接触弹流油膜厚度及摩擦力矩的计算进行了详细分析并给出了计算实例。同时对弹流油膜厚度与轴承摩擦力矩的关系进行了探讨,提出了新的摩擦力矩经验计算公式。     

流变模型对弹流润滑数值解的影响

采用Carreau流变模型和Ree-Eyring流变模型,研究不同流变模型对黏度较低的Squalane润滑油弹流润滑数值解的影响。分别计算不同卷吸速度、不同滑滚比下Eyring流变模型、Carreau流变模型的摩擦因数,并与试验值进行比较,同时比较Eyring流变模型与Carreau流变模型的摩擦因数、油膜最高温度、中心膜厚及最小膜厚随滑滚比、卷吸速度和最大赫兹压力变化的数值解。结果表明:在滑滚比较小时Eyring流变模型的摩擦因数更加接近试验值,在滑滚比较大时Carreau流变模型的摩擦因数更接近试验值;滑滚比对不同流变模型之间数值解的差别没有影响;随着卷吸速度的增大,Eyring流变模型所对应的膜厚值逐渐高于Carreau流变模型,而油膜最高温度逐渐小于Carreau流变模型;随着最大赫兹压力的增大,Carreau流变模型的油膜最高温度及摩擦因数逐渐大于Eyring流变模型。研究表明,在温和工况下Eyring流变模型更适合Squalane润滑油的弹流分析。     

油膜厚度和变位系数对齿轮啮合刚度的影响研究

采用Грубин提出的弹流润滑入口区分析方法,计算得到渐开线齿轮的整个啮合过程中心油膜厚度的变化趋势。轮齿的啮合变形量的求解基于Weber能量法的理论,给出了详细的计算公式;由于中心油膜厚度的计算基于Грубин的入口区分析方法,Hertz理论在接触变形的求解中仍然成立,且采用Weber推导的近似公式计算。求出中心油膜厚度和啮合变形量后,根据刚度的定义式得到等效啮合刚度。同时进一步分析了不同转速和不同变位系数下的啮合刚度的变化,根据它们的变化趋势,可以更好的为传动系统的平稳提供理论依据。     

基于不同流变模型的等温线接触弹流润滑分析

选取Ree-Eyring流体、Bair-Winer流体和Carreau流体建立非牛顿流体等温弹流润滑模型,研究不同流变模型对最小膜厚和中心膜厚影响,并与Newton流体进行比较,同时讨论环境黏度对油膜压力和膜厚的影响。结果表明:基于Carreau流变模型得到的最小膜厚与实测结果最吻合;与Newton流体模型相比,Carreau流变模型和Ree-Eyring流变模型得到的油膜中心厚度较高,其中Carreau流变模型的油膜中心厚度最高,Bair-Winer流变模型得到的中心膜厚最小;与Roelands黏压模型相比,采用Doolittle自由体积黏压模型在中心区域产生较低的黏度;环境黏度高的润滑油油膜厚度增加,第二压力峰值也增大。     

Elastohydrodynamic lubrication of circular contacts at pure squeeze motion with non-Newtonian lubricants

In this study a numerical method for general applications with non-Newtonian fluids is developed to investigate the pure squeeze motion in an isothermal elastohydrodynamic lubricated spherical conjunction under constant load conditions. The coupled transient modified Reynolds, the elasticity deformation, and the load equilibrium equations are solved simultaneously. Computer simulation is carried out to investigate the effects of flow rheology and operations on the relationship between the pressure and film thickness distributions. The simulation results reveal that the larger the flow index (n), the larger the film thickness and the smaller the maximum central pressure. This results in larger time needed to obtain maximum central pressure. In addition, the elastic deformation is more significant for the lower flow index. Therefore, the smaller the flow index becomes, the greater the difference between the hydrodynamic lubrication (HL) solution and elastohydrodynamic lubrication (EHL) solution becomes.     

弹流膜厚的测试方法述评

论述了弹性流体动力润滑油膜工测试方法的进展，分析了各种膜厚测试方法的特点及应用范围。     

用多重网格法准确计算弹流润滑膜厚度的方法

应用多重网格法求解稳态等温线接触弹性流体动力润滑(EHL)问题,得到了不同工况下使用不同的差分格式并采用不同的网格时的数值解。分析了对Reynolds方程的楔形项使用不同的差分格式时,数值解随着网格层数增加的变化趋势。结果表明:各种常见工况下,对楔形项无论是采用两点差分还是三点差分,随着网格层数的增加,得到的最小膜厚、中心膜厚、第二压力峰值及其出现的位置都会趋于稳定。由数值解归纳出了准确计算中心膜厚与最小膜厚的经验公式。网格层数较少时,将对楔形项分别采用两点差分和三点差分而得到的膜厚代入该公式,即可求出与网格层数较多时的结果非常接近的膜厚值。     

N次谐波凸轮-挺柱副的润滑特性分析

将线接触弹流润滑理论应用于发动机配气机构,计算了某N次谐波凸轮-挺柱副润滑的稳态最小膜厚、膜厚比等参数,分析了凸轮．挺柱副稳态润滑在设计转速下随凸轮转角的变化特征,比较和讨论了发动机转速变化对润滑性能的影响。结果表明,凸轮桃尖区多为部分弹流润滑状态和边界润滑,工作段其它部分多为部分弹流、完全弹流和动力润滑状态。曲轴转速提高一般情况下对增加稳态最小膜厚有利,但由此导致的载荷波动量增加对最小膜厚的稳定性不利,从而使表面摩擦和磨损的可能性增加。     

Thermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts Using a Newtonian/Generalized Newtonian Lubricant

The classical ElastoHydroDynamic (EHD) theory assumes a Newtonian lubricant and an isothermal operating regime. In reality, lubricating oils do not behave as perfect Newtonian fluids. Moreover, in most operating conditions of an engineering system, especially at high speeds, thermal effects are important and temperature can no longer be considered as constant throughout the system. This is one reason why there has always been a gap between numerical results and experimental data. This paper aims to show that this gap can be reduced by taking into consideration the heat generation that takes place in the contact and using appropriate rheological models. For this, a unique thermal ElastoHydrodynamic lubrication model is developed for both Newtonian and non-Newtonian lubricants. Pressure, film thickness and traction results are then compared to their equivalent isothermal results and experimental data. The agreement between thermal calculations and experiments reveals the necessity of considering thermal effects in EHD models.