圆柱滚子轴承的极限偏斜角判定方法研究

提出一种判定全膜弹流润滑下圆柱滚子轴承滚子极限偏斜角的方法。以NU206E圆柱滚子轴承为研究对象，建立偏斜状态下的有限长线接触弹流润滑模型，通过拟合偏斜角与最小油膜厚度的关系曲线，结合膜厚比公式，探究全膜弹流润滑下的滚子极限偏斜角。结果表明：当滚子偏斜后，滚子与滚道间的油膜压力和油膜厚度分布不再关于Y=0截面对称，而是一端油膜压力增大、油膜厚度减小，另一端相反，并且压力的变化更为明显，引起了接触压力集中的现象；随滚子偏斜角的增大，最小油膜厚度减小，压力集中于一端的现象越加明显；当滚子偏斜角大于极限偏斜角时，轴承不再处于全膜弹流润滑状态，润滑效果变差。研究成果可为偏斜状态下轴承润滑状态的判断提供参考。     

对数修形圆锥滚子的弹流润滑分析

考虑接触体表面的弹性变形效应与润滑剂的压粘效应,建立圆锥滚子轴承的弹性流体动力润滑模型;并进行了完全数值解分析,得到了流体动压力分布、油膜形状与表面层内Mises应力分布。分析了对数修形圆锥滚子的弹流润滑特性。结果表明,直母线的圆锥滚子的弹流压力分布在滚子两端存在压力峰,并在滚子表层有应力集中现象;而对数母线的滚子在两端区域没有很高的压力峰和应力集中。滚子大端的流体动压力较高,而滚子的小端压力较低;在滚子的两端区域存在较小的油膜厚度,而且滚子小端的油膜厚度更薄;对数修形的圆锥滚子的最小油膜厚度增大,而中心油膜厚度减小;总体上对数修形滚子的弹流润滑状态得到改善。     

对数母线滚子光弹流润滑的实验研究

为了研究对数母线滚子凸度量对滚子摩擦副润滑油膜的影响 ,本文在自制的有限长线接触光干涉弹流试验机上 ,测量了中载、富油润滑和纯滚动工况下对数修形圆锥滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚。实验结果表明对数母线轮廓滚子的凸度量对其端部的油膜厚度和膜形分布有较大的影响 ,在给定的工况条件下 ,存在一个使滚子轴向油膜厚度最为均匀的最佳凸度量 ,此最佳凸度量比在相同工况条件下用静弹性接触力学方法求得的最佳凸度量大     

圆柱滚子式三叉杆万向联轴器热弹流脂润滑特性分析*

为了分析圆柱滚子式三叉杆万向联轴器圆柱滚子与滑块槽之间的脂润滑状况,基于Ostwald模型建立线接触热弹流脂润滑数值计算模型。结合联轴器的稳态工况参数,采用多重网格法、逐列扫描法对润滑油膜压力、膜厚和平均温升求解;探究不同输入轴与输出轴轴线夹角、不同输入轴回转半径、不同圆柱滚子半径、不同初始黏度和不同流变指数对联轴器热弹流脂润滑特性的影响。研究结果表明:减小输入轴与输出轴轴线夹角、减小输入轴回转半径、减小润滑脂初始黏度有利于降低二次压力峰和平均温升,但膜厚减小;增大圆柱滚子半径有利于降低二次压力峰和平均温升,增大膜厚;增大流变指数,有利于增大膜厚,降低温升,但二次压力峰增大。因此,根据实际工况选择较小回转半径,适当减小轴线夹角和增大圆柱滚子半径,适当减小润滑脂初始黏度和增大流变指数,均有利于改善联轴器润滑特性。     

轴承滚子非常态运动弹流润滑分析

针对工程中轴承工作时滚子发生非常态运动问题,建立滚子非常态运行模型,利用数值分析方法,研究了滚子非常态运行时滚子与外圈、滚子与内圈间的弹流润滑特性。结果表明,轴承滚子微小偏斜时,会造成滚子与外内圈之间一端油膜膜厚减小,接触压力增大,另一端变化正相反,其中接触压力的改变较明显,引起偏载现象,且滚子与内圈间的情况更严重;轴承滚子小角度歪斜时,对滚子与内外圈间膜厚和应力分布情况影响都不大。     

滚子端面误差对弹流润滑影响的实验观测

工程中滚子的端面误差会引起修形凸度量和摩擦副实际接触长度发生变化,从而改变有限长线接触滚子弹流润滑的膜形、膜厚。为了揭示滚子端面误差对弹流润滑油膜的影响,采用对数滚子进行实验研究,观测滚子摩擦副弹流润滑状态的油膜厚度和形状。结果表明：当外载荷引起滚子的弹性变形量与修形凸度量相当时,滚子端面误差实际改变了滚子摩擦副的接触长度,对线接触端部弹流润滑油膜有较大的影响,位于滚子端部的最小油膜厚度、封闭的牛顿环呈现异常波动,“边缘效应”加剧;当外载荷引起滚子的弹性变形量明显小于修形凸度量时,滚子摩擦副的实际接触长度不发生变化,滚子端部最小接触压力与出口颈缩区接触压力基本相等,没有出现“边缘效应”,滚子端面误差对弹流润滑油膜不产生影响。     

基于套圈变形的柔性轴承弹流润滑分析

以柔性轴承为研究对象,基于赫兹接触理论和弹性薄壁圆环理论,建立柔性轴承等温椭圆点接触弹流润滑模型,对滚珠及内外圈滚道的接触区受载荷最大位置处进行弹流润滑数值分析;计算危险点的曲率半径、速度及载荷,分析载荷及速度变化对该位置润滑性能的影响。研究结果表明:套圈变形使得润滑接触区峰值压力增大、膜厚减小;柔性轴承弹流润滑油膜最小膜厚及中心膜厚均随载荷的增大而减小,油膜压力随载荷的增大而变大,表明载荷增大对柔性轴承的承载有一定影响;随转速的增大最小膜厚及中心膜厚均增大,表明在一定范围内,适当提高转速能够改善润滑性能。     

球面滚子的热弹流研究

采用有限长弹流润滑模型分析研究了球面滚子的润滑问题。研究表明:当实际接触长度小于名义接触长度时,球面滚子的润滑具有点接触弹流特征;随椭圆比或载荷的增大,球面滚子的润滑状态由点接触润滑状态向线接触润滑状态转变,出现端部压力升高和端部膜厚减小的现象,并且边缘效应的出现总是与端部膜形闭合效应的消失相对应,得出了设计此类接触副时应保证足够的名义接触长度的结论。     

滚子修形及凸度量对弹流油膜的影响

本文通过了不同修形和凸度量滚子的静态和动态光干涉图片,分析了修形和凸度量对滚子弹同膜形态和接触压力分布的影响,指出滚子表面和加工精度对滚子的使用寿命有限大影响;对数修形滚子接触副间的压力分布要优于其他两种滚子;对数母线子在给定的工况条件下,存在一个使滚子轴向油膜厚度和接触压力分布最为均匀的量佳凸度量。     

水润滑飞龙轴承热弹流润滑性能分析

利用考虑热效应的Reynolds方程,对水润滑条件下的飞龙轴承进行考虑热效应时的弹流润滑理论分析。通过数值模拟讨论载荷、转速和轴径对水润滑膜压力及膜厚的影响。结果表明:热效应对水润滑膜压力的影响几乎可以不计,而膜厚减小;随载荷增大,压力峰值有所增大,膜厚随载荷的增大而减小;随转速的增大压力峰值减小,而膜厚随转速的增大而增大;轴径的大小对压力的影响不明显,但随轴径的增大膜厚减小。     

倒角参数对滚子弹流润滑性能的影响研究

工程上常对滚子摩擦副的滚子进行端部倒角,倒角参数包括倒角长度与倒角半径。取润滑油为Eyring流体,用多重网格技术研究了此类滚子的弹流润滑性能,研究表明:最小膜厚位置可能出现在修形起始位置和滚子最边缘。当最小膜厚出现在修形起始位置时为正常工作状态;当最小膜厚出现在滚子最边缘时膜厚很薄,即将润滑失效。进而分别讨论了倒角长度和倒角半径对弹流润滑性能的影响,研究表明:应根据工况参数通过弹流计算设计端部倒角参数,以优化滚子的润滑状态和载荷分布,实现全膜润滑。     

Misalignment Effect on the Static Characteristics of Magnetized Journal Bearing Lubricated with Ferrofluid

In this paper a generalized Reynolds equation suitable for misaligned hydrodynamic journal bearings lubricated by either Newtonian or non-Newtonian ferrofluid is developed. The equation has been solved numerically by the finite difference technique with an appropriate iterative method and the pressure distributions have been obtained. Design charts for all static characteristics (including load capacity, attitude angle, side flow, friction force and misaligned moments) under different misalignment conditions are presented. The effects of misalignment conditions on all these bearing-performance characteristics are analyzed. The results conclude that magnetic lubrication improves, in general, the bearing performance under misalignment.     

Roller bearings under radial and eccentric loads

The influence of the roller axial profile on the contact pressure distributions is discussed for the cases of aligned and misaligned rollers. The results of numerical solutions show that careful profiling using radial arcs can result in a more even distribution of pressure. A design method employed by Harris for predicting pressures on misaligned rollers can underestimate the maximum value. However, its use in a shaft and roller bearing system enables the maximum misalignment angle to be predicted for the worst loaded roller with fair accuracy. Numerical methods are then used to find the detailed pressure distribution, thus allowing bearing selection to be made, based upon the maximum pressure present     

热效应对粗糙表面倾斜轴颈轴承润滑性能的影响

联立基于平均流量模型的广义Reynolds方程、三维能量方程和固体热传导方程等,计算了计及热效应时,不同表面形貌和轴颈倾斜角下的轴承油膜压力、油膜温度、油膜反力、端泄流量、摩擦系数和保持轴承稳定工作的力矩.考虑和不考虑热效应的轴承润滑特性计算结果表明,计入热效应时,表面形貌和润滑油粘压效应对偏心率较大的轴颈倾斜轴承润滑性能影响较大.     

轴颈倾斜轴承的热流体动力润滑分析

考虑温度对轴颈倾斜轴承润滑的影响,通过解三维能量方程与固体热传导方程,计算轴颈、轴承和润滑油的温度分布,进而对轴颈倾斜轴承进行了热流体动力润滑分析。结果表明:轴承中央截面偏心率较大时,轴颈倾斜角对轴承润滑间隙中油膜温度、最大油膜压力、端泄流量和保持轴承稳定工作的力矩的影响较显著;轴颈倾斜角对油膜层面上的油膜最高温度、温度分布和压力分布的影响较大,油膜厚度较小的区域,油膜压力增大,摩擦生热多,油膜温度上升。     

轴承表面弹性变形对倾斜轴颈轴承润滑性能的影响

采用平均Reynolds方程,在考虑润滑油粘压效应、轴承表面粗糙度的前提下,分析了轴承表面受载变形对倾斜轴颈轴承润滑性能的影响,并计算分析了不同表面粗糙度和表面方向参数下,考虑和不考虑轴承表面变形时的轴承润滑性能。结果表明,在分析倾斜轴颈轴承的润滑性能时,必须考虑轴承表面变形;在偏心率和轴颈倾斜角较大时,计及轴承表面变形以后,考虑轴承表面形貌参数对轴承润滑性能分析结果的影响不明显。     

计及轴颈倾斜的径向滑动轴承流体动力润滑分析

分析了稳定状态下轴受载变形导致轴颈倾斜时，径向滑动轴承流体动力润滑特性；推导了轴受载变形导致轴颈倾斜时的轴承油膜厚度达式；计算了不同轴颈倾斜角、轴颈倾斜方位和轴承偏心率等情况下的轴油膜压力、油膜反力(承载量)、端泄流量、轴颈摩擦系数和保持轴承稳定作的力矩。结果表明，轴受载变形导致轴颈倾斜时，无论是轴承油膜压力布和最大油膜压力、油膜厚度分布和最小油膜厚度，还是轴承承载量、端流量和保持轴承稳定工作的力矩等摩擦学性能，都有明显的变化。     

Hydrodynamic lubrication analysis of journal bearing considering misalignment caused by shaft deformation

Hydrodynamic lubrication characteristics of a journal bearing, taking in to consideration the misalignment caused by shaft deformation, are analyzed. Film thickness expression of the misaligned journal bearing is inferred. Film pressure, load-carrying capacity, attitude angle, end leakage flow-rate, frictional coefficient, and misalignment moment of a journal bearing are calculated for different values of misalignment degree and eccentricity ratio. The results show that there are obvious changes in film pressure distribution, the highest film pressure, film thickness distribution, the least film thickness, and the misalignment moment when misalignment takes place. Therefore, it is necessary to consider misalignment caused by shaft deformation when analyzing the lubrication of journal bearing.     

基于牛顿迭代法的波箔型止推轴承不对中特性分析

为研究波箔型气体轴承运行过程中偏角不对中对轴承性能的影响,选择波箔气体止推轴承作为研究对象,从Reynolds控制方程出发,研究偏角不对中情况下,轴承各个部分的气膜厚度分布情况;结合边界条件,运用牛顿迭代算法计算得到气膜压力分布,进一步分析不对中对波箔止推轴承的承载能力和摩擦力矩的影响。研究结果表明:偏角不对中对于波箔止推轴承的性能有较大影响;随着偏角的增大,最大气膜压力增加,轴承的压力分布越来越不均匀,轴承摩擦力矩增大,系统稳定性大幅降低,但承载能力有一定增强;当偏角过大时,不能得到收敛的结果,轴承几乎失效,对比正常运行的波箔型止推轴承,性能大幅下降;扇形箔数量的增加会导致轴承的承载能力与稳定性均减小。