倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应实验研究

对密封压力影响下倾斜微孔端面的气体润滑动压效应进行了实验研究,采用石墨动环和SiC静环配副实现旋转气体润滑。静环试件端面加工有与直径成一定倾斜角度的椭圆微孔,实验中对4种微孔端面的气体润滑膜厚度进行了测量,分析了密封压力和转速对气膜厚度的影响规律。结果表明:转速越高,气膜厚度越大,动压效应越强;密封压力越高,动压效应对膜厚的影响越小;双列倾斜微孔端面的动压效应优于单列倾斜微孔端面的动压效应。     

考虑端面变形微孔表面无压动压润滑比较分析

表面微孔结构在剪切作用下诱发流体产生附加动压效应,提升流体膜承载能力,促使摩擦配合端面间维持流体润滑,改善摩擦性能。以6种不同微孔表面为研究对象,考虑端面弹性变形影响,开展无压工况下动压润滑特性的比较研究,数值分析平衡基础膜厚、流体流量、摩擦转矩、摩擦系数等性能参数随操作条件与孔型参数变化规律,并以最优动压特性与摩擦性能为目标,给定不同孔型参数的优化范围。结果表明:弹性变形与流体膜厚度相对应,轴向压缩变形越大,润滑间隙尺寸越大,膜厚越厚。相比于平衡基础膜厚,端面变形对膜厚分布影响微弱。在微孔倾斜角0～20°范围内,椭圆微孔与矩形微孔动压效应最为显著,且摩擦系数、摩擦转矩较小,优势较为明显。在孔深为4～6μm、方向因子为2时,不同形状孔型结构润滑性能均可达到最佳效果。     

气体动压润滑轴承材料的表面改性处理

首先论述了气体动压润滑轴承（以下简称气动轴承）摩擦副材料表面改性处理的选择原则，然后在此基础上提出了多种适用于气体动压润滑轴承材料的表面改性处理方法。     

人字槽径向气体动压润滑轴承特性分析

建立人字槽径向气体动压润滑轴承的数学模型,采用局部积分有限差分法在不连续求解域内推导出气体润滑Reynolds方程的差分形式,通过求解获得轴承间隙内的气膜厚度、气膜压力、轴承承载力等状态特性,并分析径向间隙、螺旋角、槽深比、槽宽比和槽数等轴承几何结构参数以及转速等工况条件变化对轴承承载能力的影响规律。结果表明:人字槽轴承的压力在圆周方向呈锯齿形分布,人字形压力带环抱在轴颈上,使轴承在各个方向上均能承载,从而提高了轴承的抗振性和平稳性;增大偏心率,减小气膜间隙,增大螺旋角,减小槽深,增加槽宽比,适当增加槽数,均可提高轴承承载力;人字槽结构能够更好地实现气体动压润滑轴承动压效应,提高了轴承的承载能力和稳定性能。     

气体动压润滑轴承摩擦副材料的选择

论述了气动轴承的应用概况及其摩擦材料应具备的性质，在此基础上提出了多种适用于气动压润滑轴承的材料。     

径向动压气体轴承承载能力的CFD分析

为改进计算精度和提高计算效率,采用CFD软件Fluent对径向动压气体轴承承载能力进行分析.使用软件Solidworks建立径向动压气体轴承三维物理建模;从可压缩流体润滑方程及连续性方程出发,得到等温条件下动压润滑雷诺方程的基本形式,运用有限差分法计算径向动压轴承的压力分布及承载力等特性;采用Fluent进行有限元仿真...     

悬臂式薄片动压润滑气体轴承性能研究——用薄壳非线性大 …

建立了计算弹性薄壳的非线性大变形方法,并将此方法用于求解悬臂式薄片动压气体润滑轴承的薄片弹性变形,通过实验验证并与其它计算方法相比较,表明本文所采用的方法是准确,可靠的,其结果更符合实际工况。     

螺旋槽动压径向气体轴承承载特性研究

为研究螺旋槽动压径向气体轴承承载特性,运用SolidWorks软件建立其物理模型。基于气体润滑基本方程Navier-Stokes方程,推导出可压缩非定常雷诺方程式。应用CFD技术和流体动力学Fluent软件对气体润滑基本方程Navier-Stokes方程直接求解,得到轴承在不同转速条件下的压力分布,以及轴承承载能力随螺旋槽动压径向轴承结构参数和运行参数的变化规律。结果表明;螺旋槽气体动压轴承在偏心方向气膜厚度最小,压力相对其他区域较大,随着转速的提高,轴承的动压效应更加显著,使得最大压力值逐渐增大;随着槽长、槽深比、槽数等结构参数的增加,以及偏心率、转速等运行参数的增加,轴承承载能力增大;而随着半径间隙的增大承载力减小。研究结果为螺旋槽动压径向气体轴承的设计及优化提供理论依据。     

多孔端面气体密封无压开启特性的实验研究

通过无压开启特性实验,对方向性多孔端面机械密封的动压效应进行研究。实验中采用2种不同结构端面,对不同转速工况下的密封开启气膜厚度和摩擦扭矩进行测量,对密封端面的动压开启特性进行分析。结果表明:方向性微孔端面能够增大干式气体密封的动压开启力,保证机器启动时密封端面迅速打开,从而避免端面的接触磨损。     

高速透平箔片动压气体轴承固体润滑涂层研究进展

箔片动压气体轴承广泛应用于高速透平膨胀机、微小型燃气轮机、涡轮增压机等高速透平机械中。固体润滑涂层可为箔片动压气体轴承提供启停阶段的润滑保护,对保证箔片动压气体轴承稳定性与使用寿命至关重要。本文回顾了国内外箔片动压气体轴承固体润滑涂层的研究历史与现状;结合文献资料着重分析了PS系列、Korolon系列和DLC系列的固体润滑涂层特性,并对其应用场合和优缺点进行了探讨。     

ISG型混合动力系统滑动轴承液体动力润滑性能探讨

建立了包括滑动轴承、机电耦合轴和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统轴承液体动力润滑性能进行分析,分别计算了一个工作周期内不同混合动力工况和不同电机功率情况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.计算结果的分析表明,混合动力工况改变和电机功率的增大不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.     

仿生硅藻结构圆周位置和间距对轴承润滑性能的影响*

基于硅藻结构,在水润滑轴承表面设计矩形-半球型复合型织构,采用流固耦合的方法研究不同织构位置角度和织构间距下的复合型织构轴承的润滑性能,并与光滑轴承和单层织构轴承润滑性能进行对比。结果表明：复合型织构轴承的摩擦力和摩擦因数始终小于单层织构轴承和光滑轴承,且在织构位置角度超过22.5°~45°范围内的某一角度后,复合型织构轴承的最大水膜压力大于单层织构轴承;在不同间距条件下,随着织构位置角度的增大,复合型织构轴承最大水膜压力呈先增加后减小的趋势,摩擦因数呈现先减小后增加的趋势;在织构间距为5°且织构位置角度为45°时,复合型织构轴承的摩擦学特性最优。     

压裂泵滑动轴承流体动压润滑性能研究*

压裂泵的十字头滑履与导板间隙、供油流量和油压等关键参数,目前主要通过工程经验进行调节,缺乏科学依据,易致导板磨损和烧瓦,严重影响压裂泵服役寿命。针对以上问题,建立3500HP压裂泵的轴瓦、轴承间隙及润滑油组成的流体力学系统,利用计算流体力学软件Fluent进行滑动轴承的流场分析,考察润滑油黏度、轴瓦间隙、润滑流量、润滑油压对压裂泵用滑动轴承的影响。结果表明：随着滑履与导板间隙的减小,导板的形变与应力会增大,最优导板间隙为0.5 mm左右;增大供油流量会使导板的形变与应力降低,供油流量最好不低于2.2 L/min;增大供油黏度会使导板的形变与应力变大,在0.2~0.4 Pa·s范围内供油黏度越小越好;随着供油油压的增大,导板的形变与应力增加显著,当油压大于4 MPa时,导板的应变与应力呈现指数级增大,当供油油压为3 MPa时,导板的形变与应力达到最小值。     

基于N-S方程的微造型表面动压润滑性能的分析研究

根据微造型的几何模型特点,基于N-S方程研究了微造型表面的动压润滑性能,并与基于雷诺方程求解的微造型表面的动压润滑性能进行了比较。结果表明:合适的微造型可以产生动压效果;通过比较N-S方程和雷诺方程求解动压润滑的差异,发现惯性力将对微造型的动压效果产生显著的影响,在微造型表面惯性力的影响是不可以忽略的;微造型的几何参数对润滑性能存在着很大的影响。     

点接触润滑状态转化的实验观察

利用球-盘接触润滑油膜厚度的光干涉测量法,通过卷吸速度或载荷的改变实验研究了弹性流体动力润滑与流体动力润滑转化过程中油膜厚度的变化规律。实验结果显示这2种润滑状态之间存在明显的过渡区。与已有的理论一致,在弹性流体动力润滑区和流体动力润滑区,油膜厚度与卷吸速度或载荷在对数坐标中呈直线关系。在两者的过渡区,固体表面的弹性变形量随卷吸速度或载荷的变化发生明显的变化,油膜厚度与速度或载荷的关系不再为对数坐标中简单的线性关系。使用已有的润滑状态区理论不能得到实验观测到的润滑状态的转化过渡区。     

对流体动力润滑基本方程的再探讨

对流体动力润滑的基本方程重新进行了探讨，严格证明了雷诺方程的右端小于零是在两润滑表面之间形成流体动力润滑的充要条件，指出形成稳定的流体动力润滑并不需要同时具有相对滑动速度和沿速度方向收敛的间隙。在廓清雷诺方程中的挤压作用项和楔形作用项的概念的同时，针对移动表面的润滑问题，提出一个比现在通行的雷诺方程更具一般性的雷诺方程。     

面接触润滑条件下表面形貌对动压润滑的影响

利用课题组自主研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量.试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在载荷固定的条件下,对油膜厚度—速度曲线进行测量.结果表明凹槽的宽度、深度、方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响.     

动压滑动轴承润滑状态与磨损分析

运用物理分析与理论计算的方法对动压滑动轴承的不同润滑状态进行分析，说明轴承在不同润滑状态下运行时的磨损情况及其对轴承运行性能的影响。文中结合具体实例进行计算并对引起轴承损伤的原因进行分析，说明轴承所处的润滑状态对其磨损和寿命有着直接的关系。     

有机无灰减摩剂对流体动压润滑减摩性能影响机制

有机无灰减摩剂能减低流体动压润滑摩擦因数,对提升流体动压润滑性能提供了新思路。采用单油酸甘油酯、油酸、季戊四醇四异硬脂酸酯、司盘80作为有机无灰减摩剂,以质量分数5%与PAO 5基础油进行调和,制备4种不同润滑油样,采用流体动压润滑试验机对比其摩擦学性能。试验结果表明,有机无灰减摩剂在边界润滑和混合润滑中均具有一定减摩效果,在流体动压润滑下减摩效果更明显。其中,含质量分数5%季戊四醇四异硬脂酸酯的油样具有最佳的减摩作用,其在流体动压润滑状态下可使基础油的摩擦因数降低19.6%。分子动力学模拟结果显示,有机无灰减摩剂在摩擦表面产生滑移现象,减少了分子间碳链的相互缠绕,进而降低流体动压润滑下的摩擦因数。     

动静压混合气体润滑轴承动态稳定性实验研究

对动静压混合气体润滑轴承进行了动态稳定性试验。通过实验呈现了气体润滑轴承-转子系统中的气膜涡动和混沌振动现象,分析了动态失稳过程中,分叉、混沌等非线性特征与动态稳定性的关联性。结果表明,系统是由周期1的同频涡动开始,气膜涡动导致倍周期分叉,而进入周期2运动形式;随着振动加剧,系统通过时间很短的周期3运动进入混沌;利用混沌振动的"有界"性质,可以有效控制振幅,提高稳定性。