流变弹流润滑理论的发展

随着现代科技的高速发展,弹性流体动力润滑理论在诸如齿轮传动、轴承、凸轮挺杆等高负荷接触的摩擦副设计中得到了广泛应用.电子计算机技术和数值计算方法的发展,为弹流润滑理论的研究提供了必要的手段和数学基础.现代高科技在弹流测试技术中的应用,验证了弹流研究的理论成果,揭示了弹流润滑的内在机理.本世纪60年代Dowson等人通过数值计算,考虑润滑剂粘     

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。     

基于Evans-Johnson流变模型粘塑性流体弹流润滑的数值计算

推导了基于Evans-Johnson流变模型的雷诺方程,并进行了数值求解,将数值计算结果与基于理想粘塑性流变模型的数值结果进行了比较.结果表明,基于Evans-Johnson流变模型和基于理想粘塑性流变模型所得到的油膜压力分布没有本质的区别,但基于二者的油膜厚度却有很大的不同;在大滑滚比的工况下,由前者所得的中心膜厚度比由后者所得的中心膜厚度低,表明在考虑润滑剂粘塑性的弹流润滑研究中,选用合适的润滑剂流变模型很重要。     

基于两种流变模型粘塑性流体弹流润滑数值分析结果的比较

基于Evans-Johnson流变模型和理想粘塑性流变模型对粘塑性流体弹流润滑进行了数值求解。结果表明:基于两种模型所得到的油膜压力分布没有本质的区别,但油膜厚度有很大的不同,其中由前者所得的中心膜厚比由后者所得的中心膜厚低。     

基于 Evans-Johnson流变模型黏塑性流体弹流润滑的雷诺方程

分析了弹流润滑中润滑剂滑移的条件,指出了弹流润滑区域内可能存在6种润滑子区,首次基于Evans-Johnson流变模型为每个子区推得了雷诺方程.     

变截面密封圈弹流润滑数值计算

变截面密封圈的密封面接触边界为波形曲线,油膜厚度在动密封面间的周向和轴向方向上都是变化的,目前的研究都没能更好地揭示出此类密封圈的动压润滑特性。建立能够反映截面随波形变化的三维模型,应用ANSYS软件APDL语言编写变截面密封圈弹流润滑数值计算程序,实现润滑方程与弹性变形方程的迭代求解,得到变截面密封圈油膜压力和油膜厚度的三维分布,以及油膜厚度分布规律与润滑边曲线之间的关系;研究初始压缩率对油膜厚度和分布的影响。结果表明,变截面动密封油膜厚度在密封面曲线波峰处油膜最厚,在波谷处最薄;变截面密封圈的密封面与轴之间非全膜润滑,油膜破裂多发生在轴向外边界和润滑曲线的波谷处;初始装配压缩率对动密封油膜厚度及分布影响较大,初始压缩率过大或过小,都会导致密封效果变差。     

弹流润滑点接触问题数值解研究

采用微机对弹性流体动力润滑点接触问题的数值解进行了研究，得出了不同工况下该问题的数值解。经比较所得数值解与公开发表的研究结果一致，且所用方法简明、直观，结果可靠。     

乳化液润滑轧辊轴承的弹流润滑分析

建立乳化液润滑轧辊轴承的数学模型,分别在等温和热条件下对乳化液润滑轧辊轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,讨论轧制力和转速对乳化液润滑膜压力和膜厚的影响。结果表明:等温条件下,当轧制力一定时,随着转速的增加第二压力峰增大,而膜厚及最小膜厚都增大;随着轧制力的增大,压力峰值有显著增大,但在入口区压力、膜厚及最小膜厚减小。热条件下,随着轧制力增大,膜厚和最小膜厚逐渐减小,而对压力几乎没有影响;随着转速的增大,膜厚和最小膜厚逐渐增大,压力逐渐减小,第二压力峰也逐渐降低甚至消失。     

油水两相流对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响

研究润滑油中混入水后对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响。建立油水两相流体的数学模型,以及轧机油膜轴承热弹流润滑的数学方程,利用多重网格法及多重网格积分法对上述方程进行求解,并分析润滑膜压力、膜厚随含水量、主轴转速、轧制力的变化关系。结果表明:与纯油润滑相比,油水两相流体润滑具有更好的润滑特性,且随着含水量的增加,膜厚增大,承载能力增强;随着主轴转速的增加,膜厚增加,承载能力减小;随着轧制力的增加,膜厚减小,承载能力增强。在油水两相流润滑条件下,热效应对于轧机油膜轴承弹流润滑的影响不能忽略。     

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。     

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。     

基于弹流润滑模型的润滑油黏度确定方法

以弹性流体动力润滑理论为基础,通过建立润滑分析模型计算润滑油黏度,提出一套科学合理又便于实际应用的润滑油黏度选油的确定方法。首先基于不同温度下的高/低剪切率流变实验,提出综合考虑温度、剪切速率影响的润滑油黏度计算公式;然后建立粗糙表面热弹流润滑分析模型,并通过光弹流膜厚测量实验和摩擦因数实验验证模型的合理性;最后以膜厚比为判据,以润滑分析计算为基础,确定了摩擦副形成有效润滑油膜所需的润滑油黏度。该方法以润滑理论计算为依据,综合考虑温度、压力、剪切速率的影响,对典型零部件的润滑设计中的润滑油选取具有指导意义。     

水润滑飞龙轴承的微观热弹流润滑分析

考虑温度场和轴承表面连续余弦波状粗糙度的影响,对水润滑飞龙轴承进行弹流润滑分析;通过数值分析方法求得轴承的完全数值解;分析粗糙度函数的幅值和波长对压力、膜厚的影响。结果表明：考虑表面连续波状粗糙度时压力和膜厚出现波动,最小膜厚减小;粗糙度函数幅值增大,压力变化不明显,膜厚波动增大,最小膜厚减小;粗糙度函数波长增大,压力波动增大,膜厚变化不大。     

线接触非稳态弹流润滑的完全数值解及其应用研究

本文提出了Nowton-Raphson迭代与低松驰迭低联合求解一般非稳态弹流问题的数值方法。该方法参数范围广,收敛速度快。通过对各种非稳态弹流润滑过程的数值模拟,阐明了一些非稳态弹流润滑的特征,发现了压力“双峰”现象。最后,本文针对凸轮－挺柱副非稳态弹流润滑问题的实例,进行了完全数值模拟,获得了成功。     

海水润滑塑料轴承的微观热弹流润滑分析

考虑轴承表面海水润滑膜温度场和轴承表面横向粗糙度等因素,对塑料轴承的弹流润滑问题进行了研究。利用压力求解的多重网格法和弹性变形求解的多重网格积分法以及温度求解的逐列扫描技术,得到塑料轴承微观热弹流润滑问题的完全数值解,讨论了连续波状粗糙度、载荷、轴承转速对海水润滑膜压力及膜厚的影响。数值计算结果表明：轴承表面粗糙度对润滑膜压力和膜厚分布都有一定影响,连续波状粗糙度使润滑膜压力和膜厚分布产生振荡;转速和载荷对压力分布影响较小,随转速的增大、载荷的减小,膜厚都有明显的增大。     

圆锥滚子轴承挡边弹流润滑的数值解

符号说明　ａ接触椭圆长轴半径,ｍｂ接触椭圆短轴半径,ｍｄｍ轴承节圆直径,ｍＤｗ滚子直径,ｍＥ综合弹性模量,Ｐａｈ油膜厚度,ｍｈｖ挡边与滚子端面接触点高度,ｍＨ无量纲膜厚ｐ油膜压力,ＰａｐＨ最大Ｈｅｒｔｚ压力,ＰａＰ无量纲压力Ｒ综合曲率半径,ｍα压粘系数,ｍ2/Ｎη润滑剂粘度,Ｐａ·ｓρ润滑剂密度,ｋｇ/ｍ3本文将弹流理论应用于圆锥滚子轴承挡边润滑膜的计算,对套圈斜挡边与滚子球形端面的接触状态进行模型简化,通过对直接迭代法[1]的改进,将Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程与弹性变形方程部分地融合为一体,使Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程等号右端只…     

连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响

工程实践中没有理想光滑的表面,在齿轮弹流润滑中,油膜的厚度通常与某些切削工艺形成的金属表面粗糙度处于同一数量级,所以表面粗糙度对齿轮弹流润滑的影响是不应该忽略的。在考虑不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间变化的基础上,考虑轮齿表面连续波状粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微观热弹流润滑的完全数值解。结果表明,连续波状粗糙度会造成齿轮瞬态弹流润滑的油膜压力和温升产生振荡,并使最小膜厚变薄,最高压力变大,最大温升增大。轮齿间振荡的高压和高温会造成齿轮振动疲劳破坏,所以连续的波状粗糙度对齿轮的润滑是不利的。     

喷丸齿轮弹流润滑特性分析

利用有限元软件Abaqus仿真得到喷丸强化后齿轮表面形貌,采用MATLAB分析喷丸强化后表面微观形貌对齿轮弹流润滑性能的影响,并与机加工表面的弹流润滑性能进行比较。结果表明：喷丸强化后齿轮的弹流润滑特性总体和机加工齿面保持一致,但喷丸处理后减少了粗糙峰对压力和膜厚的影响,齿面更容易建立起油膜,润滑状态较好;喷丸强化形成的橘皮凹坑有利于储存润滑油剂,齿轮的润滑性能得到了提高。