角接触球轴承内圈织构设计及对油气润滑两相流的影响

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题,提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法,建立内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型,分析内圈织构对轴承油气两相流动及润滑增效的影响。结果表明：织构化轴承可以显著提高润滑油在内圈的保持量,同时改善轴承腔内润滑油分布不均的状况;在微织构附近油气两相流动更不规则,所产生的压力梯度和速度梯度有利于提高气液两相膜的承载力;随着轴承转速的升高,内圈织构润滑增效效果相对减弱;随着供油量的增加,内圈织构润滑增效效果更加显著。     

喷嘴位置对轴承腔内油气润滑两相流的影响

基于气液两相流理论,采用多重坐标系法构建角接触球轴承数值计算模型,分析不同喷嘴位置和转速下轴承腔内油相体积分数、保持架表面及轴承内外圈的油气分布特性。结果表明：在轴承低转速下,正面供油时轴承腔内油相体积分数及其周向分布的波动大于背面供油;正面供油时保持架下表面会产生润滑油的积聚,造成润滑油无法及时通过出口排出,而背面供油时润滑油在保持架表面的油相分布更均匀;正面供油时内圈左面油相体积分数较高,外圈油相分布变化较大,而背面供油时内圈右面、中间面及外圈中间面油相体积分数较高。不同转速下喷嘴位置对腔内油相分布的影响也不同,低转速下正面供油时腔内油相体积分数更高,高转速下喷嘴位置对轴承腔内油相分布的影响较小,润滑油在轴承腔内分布较为均匀,保持架下侧未见明显的润滑油积聚。     

喷嘴结构对角接触球轴承油气润滑中气帘效应的影响

针对角接触球轴承油气润滑中的气帘效应问题,基于气液两相流理论,构建了轴承腔内油气两相流的数值分析模型,分析了轴承腔内气帘效应的形成机理及影响因素,对比分析了5种喷嘴结构对气帘效应的影响。结果表明：在高速工况下,内圈与滚动体接触区附近产生的气帘效应阻止润滑油到达润滑点;气帘效应随轴承转速的升高而加剧;使用D型喷嘴结构时,气帘效应的影响最小,滚动体接触区附近油相的体积分数最大,轴承润滑效果最佳。     

喷嘴结构对油气润滑环状流特性的影响

油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。     

轴承腔中均匀流体/壁面油膜分层流动分析

航空发动机轴承腔精确的润滑与换热设计依赖于对其内油气两相润滑介质流动与换热本质的认识。针对轴承腔内复杂的油气两相润滑介质流动状态,建立轴承腔均匀流体/壁面油膜分层流动分析模型,开展腔内油气两相润滑介质流动特性研究,探讨转子转速和润滑油供油量对均匀流体和壁面油膜两相介质压力、速度以及温度分布的影响。分析模型中,气相介质(含油滴)的等效物理特征参数通过离散油滴和气相介质的组分比例关系确定,各固体壁面与流体介质的对流换热系数根据其各自的传热特性确定。研究结果表明,均匀流体与壁面油膜两相介质的压力随着润滑油供油量的增加而增大,受转子转速的影响较为复杂;均匀流体与壁面油膜两相介质的速度随着转子转速的增高而增大,受润滑油供油量影响较小;均匀流体的温度随着润滑油供油量的增加而减小,受转子转速的影响较小;与均匀流体温度不同,壁面油膜的温度随着转子转速的增加而增大,随着润滑油供油量的增加而减小。建立了轴承腔试验台系统,开展了轴承腔油气两相流动状态下的压力和温度测试,压力和温度试验结果与理论计算结果均具有较好的吻合性,验证了提出的理论分析方法的可靠性。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

一种新型导流式喷嘴的Fluent仿真分析

基于两相流基本理论,建立了新型导流式喷嘴与普通孔式喷嘴的计算流体力学模型,并使用Ansys ICEM对计算域划分了网格。根据实验中油气润滑系统所使用的工作参数,通过Ansys Fluent流体分析软件对两种喷嘴的射流特性进行了仿真计算。结果显示:在入口同速同压条件下或实测入口条件下,新型导流式喷嘴在射流出口速度以及供油均匀性上都比普通孔式喷嘴要好;仿真结果与在实验室中测量的数据有较好的相关性。数据为油气润滑系统中喷嘴的设计及优化提供了依据。     

导流式油气润滑喷嘴试验研究北大核心

通过射流形态拍摄、液滴分布和尺寸测量及油气润滑供油量台架试验对新型导流式油气润滑喷嘴进行了优越性研究,分析了喷嘴导流体结构参数对轴承润滑效果的影响。最后将有AF涂层和未作任何处理的导流体对轴承润滑效果的影响进行对比可知,导流体材料表面能并非越小越好。     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度场分布进行了数值模拟分析,得到了轴承与轴承腔体的温度场分布.并进一步研究了供油量、润滑油粘度、轴承转速和载荷对轴承温升的影响,得到了油气润滑参数等与轴承温度场热平衡之间的关系.结果 表明:轴承转速与径向载荷是影响高速滚动轴承生热量与温升的主要因素,轴承内部温度场分布不均匀,对于特定工况存在最佳供油量与润滑油黏度使轴承温升最小.     

基于Fluent的油气两相射流仿真分析

基于两相流基本理论,建立了三种不同出口直径的圆柱形喷嘴模型,通过Fluent流体分析软件对喷嘴环状两相射流进行了仿真计算.分析仿真结果得出了喷嘴油气两相速度分布,并结合油气润滑条件下滚动轴承对油气两项速度的要求,比较仿真结果得出文中模型条件下,喷嘴出口直径在2mm附近时,射流油滴连续,速度适中,能够较好的满足润滑条件,为油气润滑系统中喷嘴的选择和优化提供了依据.     

高速滚动轴承油气润滑试验研究

对高速滚动轴承7006C进行了油气润滑试验研究。测试了油气润滑供油量、润滑油粘度、油气压力和转速对被试轴承温升的影响，确定了高速滚动轴承合理的油气润滑参数。试验表明：随着供油量增大，轴承温度呈现由大变小，再由小变大的渐进变化；随着粘度指数的增大，轴承温升同样呈现由大到小，再由小到大的变化过程；在本试验装置额定的油气压力范围内，随着油气压力增加，轴承温升呈单调下降趋势；随着转速的升高，轴承温升相应地增加。     

混合体锥度对油气混合器性能的影响

根据一种新的油气混合原理,在混合腔体中加入一个锥形体,设计了一种新型油气混合器,并利用FLUENT对三种不同混合体锥度的油气混合器内流场进行了仿真分析。仿真实验结果显示：锥体锥度对油气两相环状流的形成和周向分布均匀性有一定影响;选择合理的锥度有利于提高混合器性能。     

油气进口位置和进气量对油气润滑滚动轴承性能影响的研究

在自行研制的油气润滑滚动轴承的试验装置上,在保持进油量不变条件下,分别研究了油气进口位置变化和进气量大小对油气润滑滚动轴承外圈温度的影响过程,发现改变进气位置,会对各温度测量点的温度升高过程有所影响;滚动轴承的润滑效果随进气量的升高而提高,但当进气量大到一定程度后,继续增加进气量所产生的温度降低效果逐渐变小。     

油气润滑系统发展综述

在回顾油气润滑系统国内外发展历程的基础上,对进入21世纪以来油气润滑系统的发展现状作了综合评述,说明油气润滑系统的理论研究逐步深入,集成方式不断完善,应用场合继续延伸,尤其是与计算机技术、传感检测技术的有机结合,使其在自动化程度、润滑可靠性等方面有了长足的进步。对油气润滑系统的发展前景进行了预测,指出特殊条件下气液两相流体环状流型形成机制、润滑点最佳供油量、系统高可靠性将是未来的发展方向。     

高速轴承油气润滑系统的研究及应用现状

随着高速加工技术的快速发展,油气润滑技术应用于高速机床/磨床电主轴轴承已成为目前发展的普遍趋势。概述近年来油气润滑系统应用于高速轴承的研究现状及应用进展,总结油气润滑系统组成、主要影响因素、油气两相流形成机制、润滑状态、关键部件研制等油气润滑系统的研究成果和应用现状,阐述油气润滑系统的设计难点,并提出油气润滑系统研究的未来发展方向。     

高速电主轴油气润滑参数优化系统及平台设计

油气润滑是高速电主轴最高效的冷却润滑方式,然而要达到最佳的润滑效果必须针对不同型号轴承以及不同工况设定准确的油气润滑参数,这就需要可靠的试验装备进行大量的试验分析。为此搭建模拟电主轴运行工况的实验平台,设计油气润滑系统并设计一种兼具油气混合器和油气分配器功能的油气混合分配器。试验结果表明：试验平台最佳的转速范围为0～30 000 r/min,满足高速机床主轴试验的转速要求;油气混合分配器供油误差满足±10%的行业标准,使用寿命达到12万次。因此搭建的试验平台和油气润滑系统对高速电主轴油气润滑参数的试验研究有较高的可靠性。     

油气润滑系统中环状流流动均匀性研究

引入孙立成提出的齐斯霍姆常数c的计算式,利用齐斯霍姆两相流压降计算方法得到了油气润滑工况下的水平管内油气环状流压降沿管路轴向分布的整体趋势;并利用Fluent仿真平台得到了油气环状流在不同工况下的压降和液膜沿管路轴向分布的均匀特性。研究结果表明,压力降和液膜厚度的仿真结果与理论计算值有一定吻合度;随着气相速度的增大,压力降和液膜厚度的波动性越来越大,该结果为油气润滑运输中油液的预测及控制提供了依据。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。     

连通式油气悬挂车辆三种行驶状况下数学模型的建立

介绍了连通式油气悬挂车辆在正常行驶、两侧车轮载荷不同及车辆转弯时三种不同状态下数学模型的建立。同独立式油气悬架相比较,能够大大增强整车的侧倾角刚度,减小车辆转弯时车架的侧倾角。通过不同的连接方式,还可以起到抗点头作用,从而提高了车辆行驶的稳定性。     

油气润滑技术应用浅析

介绍油气润滑技术在冷轧机轧辊轴承上的应用。