船舶可倾瓦推力轴承工况参数对润滑特性的影响

为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响,利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,考虑轴瓦的热弹性变形,联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型,研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时,最小油膜厚度增大,最大油膜压力和最高油膜温度降低;在正常运行工况条件下,轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能,轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性;在转速不变时随着载荷的增大,最小油膜厚度降低,最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加,需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况;在载荷相同的情况下,随着转速的提高,油膜厚度和油膜温度增大,油膜压力变化不明显,油膜刚度和阻尼随转速增大而降低,在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。     

水润滑扇形瓦推力轴承润滑性能的边界元分析

用边界元法分析水润滑扇形瓦推力轴承的润滑性能,将雷诺方程转化为类似泊松方程的形式,采用边界元法求解该方程,研制了一套C++计算程序,得到多组轴瓦参数下的水膜厚度、压力分布和相关润滑性能,可以显著降低代数方程组的阶数,从而减少计算所需时间,并可提高计算精度。研究表明瓦块张角和瓦块倾角对最小水膜厚度、最大水膜压力、摩擦功耗、压力中心位置和进水口流量有不同程度的影响,该研究将有助于合理的设计水润滑扇形瓦推力轴承的轴瓦参数。     

海水润滑赛龙陶瓷轴承的摩擦学性能研究

分析海水润滑轴承的主要磨损形式,建立海水润滑赛龙陶瓷轴承的弹流润滑模型,通过数值计算发现在赛龙陶瓷/钢摩擦副间可以形成海水弹流润滑膜,轴承间水膜厚度分布有明显颈缩现象,但压力分布图中第二压力峰不明显;随着转速的增加,海水润滑膜膜厚及最小膜厚都变薄;相同条件下,赛龙陶瓷轴承用海水润滑比用纯水和油润滑时更不容易形成弹流润滑薄膜。     

柴油机曲轴主轴承润滑性能分析

基于弹性流体动力润滑(EHD)和轴承动力学理论,计及轴瓦、轴颈的粗糙度及曲轴和轴承座变形的影响,建立四缸内燃机主轴承的润滑分析模型。在此模型的基础上,分析轴承间隙、供油压力和轴承宽度等参数对内燃机主轴承润滑性能的影响。结果表明:第4轴承的最小油膜厚度较小,最大油膜压力较大,摩擦功耗最大,即具有较差的摩擦性能;为减少摩擦功耗,应在保证可靠的润滑性能的前提下,适当地增大轴承间隙、减小供油压力和减小轴承宽度。对第4主轴承进行优化分析,优化后的最小油膜厚度增大,最大油膜压力减小,摩擦功耗有所降低。     

非道路两缸柴油机轴承热弹性流体动力润滑特性研究

基于热弹性流体动力润滑理论和多体动力学理论,针对自主研发的非道路2D25卧式两缸柴油机,采用AVL Excite Power Unit软件建立曲轴轴承的多体动力学模型,探讨柔性整机体模型下轴瓦与轴承座的弹性变形、润滑油的黏温及黏压特性、轴瓦及轴颈的表面粗糙度及热效应等因素,建立轴承的润滑模型并计算不同工况下各轴承的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗。研究结果表明:随着转速的升高,主轴承的总摩擦功耗增加,轴瓦的热负荷增大;高转速下,第一主轴承(MB1)和第三主轴承(MB3)存在轴颈倾斜不对中,出现偏磨现象,导致第二缸爆发时主轴颈振动加剧;连杆轴承油膜压力分布均匀性较好,轴瓦热负荷低,在高转速下润滑效果更佳。     

基于CFD的水轮发电机组推力轴承油膜温度研究

为研究某水轮发电机组推力轴承的油膜润滑及冷却情况,建立推力轴承数值模拟计算模型,分析轴承温度和压力分布,基于流固耦合方法计算轴瓦变形情况。结果表明：该推力轴承轴瓦变形量极小,可以忽略其对轴承安全运行的影响;但该推力轴承在轴瓦外径处最大温度已超出安全运行范围,而且高温区域面积较大,影响轴承安全运行。基于正交试验方法,分析主要运行参数对推力轴承温度的影响程度。结果表明：进油压力对轴承温度影响最大,其次是进油温度,镜板转速对轴承温度的影响很小;随着润滑油进油压力和进油温度增加,推力轴瓦温度会随之上升,而随着镜板转速的增加,推力轴瓦温升减小。通过极差分析得到推力轴承最优工况组合,对于水轮发电机组的安全稳定运行有着一定的指导意义。     

高剪切稳态载荷条件下人体血液润滑模型与仿真

根据血液流变学和流体力学理论,建立了血液在高剪切稳态载荷条件下血液润滑的数学模型。结合外场驱动微型轴流式血泵计算了血泵叶轮转子轴承在血液润滑条件下润滑膜的压力分布、承载能力、摩擦力、摩擦功耗等参数。分析了摩擦润滑指标与轴承配合间隙及叶轮转子转速之间的关系。结果表明,轴承配合间隙越小、转速越高,轴承的承载能力越大,但小间隙不利于血液分子的充分流动,高速将明显增加摩擦功耗。外场驱动血泵转子轴承配合间隙应选为0．002mm。     

轮缘推进器水润滑聚晶金刚石推力轴承承载性能试验研究

为解决舰船轮缘推进器（RDT）水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石（PCD）为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10 μm,25 μm和35 μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10 μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25 μm和35 μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35 μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。     

硬度对螺旋槽水润滑橡胶推力轴承摩擦磨损性能影响的实验研究*

水润滑橡胶推力轴承是船舶推进系统中提供轴向支撑力的重要零部件,其摩擦磨损特性严重影响船舶推进工作性能。开展螺旋槽水润滑橡胶推力轴承实验,测试2种橡胶硬度推力轴承在不同工况下的摩擦力,以及高速重载工况下实验前后橡胶层的表面形貌,分析转速、载荷、旋转方向、橡胶层硬度对摩擦因数的影响,以及推力轴承的主要磨损形式。结果表明:相同载荷下,随着转速的增加,2种硬度推力轴承的摩擦因数呈显著下降趋势,摩擦因数下降幅值最大达到了0.51;在高速时,载荷对摩擦因数的影响不显著;高硬度推力轴承在低速时摩擦性能表现更优,而低硬度推力轴承在高速重载条件下不易发生黏着磨损,因此,建议在低速重载条件下使用高硬度橡胶推力轴承,而高速重载条件下使用较低硬度的推力轴承。     

UHMWPE复合材料水润滑轴承润滑状态转变性能研究

水润滑轴承润滑介质的黏度较低,轴承动压润滑难以形成。研究水润滑轴承润滑状态转变特性,可为水润滑复合材料轴承的设计和优化提供依据。建立水润滑轴承流固耦合计算模型,研究轴承承载力、水膜压力、轴承变形量随工况的变化关系,提出水膜厚度测试方法,研究轴承摩擦因数、水膜厚度随转速、负载的变化规律。研究结果表明:随偏心率和转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量均逐渐增大;随转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量的增幅逐渐减小。试验发现随着负载增大,改性UHMWPE轴承从混合润滑向动压润滑转变的膜厚比逐渐减小。     

气穴和圆度误差影响下滑动轴承润滑静特性分析

滑动轴承高速旋转时,润滑油难免会产生气泡,由于滑动轴承加工精度的限制,圆度误差的存在也是难免的,因此综合考虑两者对滑动轴承润滑静特性的影响很有必要.将考虑轴颈和轴瓦圆度误差和考虑气穴黏度和密度变化的方程联立,得到考虑气穴和圆度误差影响的耦合雷诺方程;通过迭代求解雷诺方程,分析气穴和圆度误差对滑动轴承润滑静特性参数的影响...     

碟簧支承高速圆瓦推力轴承性能分析及标高误差影响研究

针对立式干气密封氦气压缩机轴系用高速圆瓦推力轴承承载性能问题,建立碟形弹簧支承推力轴承的润滑性能计算模型和搅拌功耗计算公式,分析圆形瓦推力轴承随转速、载荷的性能变化规律及标高误差对轴承润滑性能和支承碟形弹簧性能的影响。研究表明：轴承搅拌功耗与摩擦功耗的比值随转速和载荷的增大分别增大和减小,最高转速下搅拌功耗是摩擦功耗的两倍以上;弹性自适应调节技术可以有效改善瓦块标高误差对轴承承载平面度的影响,但各瓦标高误差越大,各瓦润滑性能及碟形弹簧积累的变形能差异也越大。因此,对于高速立式转子系统,推力轴承设计必须考虑搅拌功耗对轴承温升的影响,同时需要进一步研究标高误差对转子高速稳定性的影响。     

透平膨胀机组动静压浮环轴承稳定性研究

对一种新型结构的动静压轴承－－径向－推力联合浮环动静压轴砂进行动态性能计算和稳定性分析。结果表明该轴承不仅具有较低的摩擦功耗，而且具有较高的稳定性，可以取代目前高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承。     

Refined simulation of friction power loss in crank shaft slider bearings considering wear in the mixed lubrication regime

Friction reduction is a fundamental factor in decreasing fuel consumption of internal combustion engines. During the design stage of the engine the simulation of friction in the crank mechanism plays a vital role to develop optimum solutions. Due to the interaction of oil and elastic structures with rough surfaces in slider bearings, complex simulation models have to be used for representing the relevant physical behavior. The following article is focused on crank shaft slider bearings of large engines.The article describes a procedure evaluated by measurements showing how to model wear profiles of slider bearings to reach a high quality friction forecast. A fundamental influencing factor of bearing friction is given by the mixed lubrication regime and it is considered in the simulation model as part of asperity contact friction and hydrodynamic friction. Further effects result from the compliance in radial and width directions of the bearing structure and the wear of the bearing surface. Furthermore, the specific operating conditions of the slider bearing such as load, temperature, shaft speed and oil characteristics are essential and have to be taken into account.The objective of this investigation is to propose the wear profile of the bearing surface for the simulation model to be treated iteratively, where simulation results for the amount of mixed lubrication are successively assessed. For this purpose an iterative procedure is introduced and validated by measurements on a slider bearing test rig.The applied simulation method is based on elastic multi-body systems; the lubrication film contact is calculated based on Reynolds differential equation via the pressure balance calculated iteratively in the time domain. The model accounting for the mixed lubrication regime is based on the theory of Greenwood and Tripp.     

表面节流式动静压轴承的特性分析

从润滑原理入手,以经典的Reynolds理论为基础,使用有限差分方法,对表面节流式动静压轴承的压力场、结构参数对承载特性的影响进行了分析研究。结果表明:表面节流式动静压轴承在轴不旋转时具有明显的静压轴承特性;轴旋转时可以看到明显的油楔承载的动压效应;随着粘度的增大,轴承的承载力和刚度也相应增大,随着半径间隙的增大,承载力和刚度将显著的变小,供油压力的提高将会降低轴承的承载力和刚度,随着长径比的增大,刚度将有所提高。     

Direct Observation of Cavitation Phenomenon and Hydrodynamic Lubrication Analysis of Textured Surfaces

When a textured ring rotates relatively against the other texture-free ring in a parallel thrust bearing, cavitation of liquid lubricant may occur in the divergent zones of the dimples or grooves on the textured surface due to local pressure drops. The Reynolds and Jakobsson–Floberg–Olsson (JFO) models are two widely used cavitation models in hydrodynamic lubrication theory, where the former lacks mass conservation while the latter enforces it. In order to investigate the applicability of the two models to the hydrodynamic lubrication analysis of parallel thrust bearings with surface textures, comparison between experiment and simulation results has been carried out on parallel thrust bearings in terms of cavitation zone morphology in a groove, friction coefficient, and bearing clearance. The results have shown that the observed cavitation morphology in steady state is more similar to the prediction from the JFO model than that from the Reynolds model.     

基于热流固耦合理论斜-平面曲轴止推片润滑性能分析

利用数值分析方法,建立斜-平面曲轴止推片单向热流固耦合模型,分析不同油膜厚度对斜-平面曲轴止推片润滑能力、温度场及变形的影响规律。结果表明:油膜的压力场、温度场、壁面切应力的峰值随油膜厚度的增加而降低,随转速的增加而上升;空穴现象亦有同样的规律,但主要发生在与油沟接触的平面区域上;轴瓦出口湍泄量及摩擦因数随油膜厚的增大而增加,随转速的升高而增加;转速越高摩擦功耗越大,而油膜厚度越大摩擦功耗越小;止推片温度场随油膜厚度及转速的变化规律与润滑油膜的温度场相同;止推片变形主要受温度影响,油膜厚度越小、转速越大变形越大。     

润滑油水侵对动压可倾瓦推力轴承润滑性能的影响*

针对核主泵、船用轴系等特定工况下推力轴承润滑油的进水问题,以46润滑油和68润滑油为例研究润滑油水侵对推力轴承润滑性能的影响。通过黏度测试获得润滑油中水分质量分数为0、0.5%、1.0%时的运动黏度,采用黏温曲线对润滑油含水前后的动力黏度进行表征。将润滑油的黏温关系代入推力轴承的润滑计算当中,获得不同含水量下轴承的最小油膜厚度、温升、流量及功耗等静态特性参数,并分析含水量对推力轴承起飞转速的影响。研究结果表明：润滑油含水后对最小油膜厚度和功耗影响较大,对温升和流量影响较小;随着润滑油含水量的增加最小油膜厚度和功耗均降低,而温升增大,流量减小;使用2种润滑油在不含水和水分质量分数为0.5%时的起飞转速都在50 r/min以下,水分质量分数为1.0%时起飞转速都在50 r/min以上,表明随着含水量的增加起飞转速增大。     

轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

推力滑动轴承表面织构的优化设计

在推力滑动轴承表面设计轴对称分布的扇形直槽织构,以提高轴承的流体动压润滑性能。为对扇形直槽的参数(直槽的数目、深度和面积比)进行优化设计,将轴承的内外径、转速、润滑油黏度、轴承间隙以及直槽参数作为变量,求解不同变量值下的Reynolds方程,得到油膜承载力,运用最小二乘法对承载力的离散数据进行拟合,得到承载力的拟合函数,并推导出摩擦因数的表达式。针对"轴承间隙已知,要求承载力最大或者摩擦因数最小,以及承载力已知,要求轴承间隙最大或者摩擦因数最小"这四种约束条件及优化目标,利用承载力和摩擦因数的拟合公式,得到对应的直槽参数的最优值。通过数值试验,将拟合公式计算的承载力、轴承间隙和摩擦因数与直接求解Reynolds方程得到的结果进行对比,验证了直槽参数优化结果的正确性。设计加工三种具有不同直槽数目和深度的扇形直槽织构并进行摩擦试验,通过对比摩擦因数的计算值和试验值后发现,承载力和摩擦因数的拟合公式在趋势上是正确的,直槽参数的优化结果是可信的。