高速齿轮箱中锥面止推装置接触间隙的精确计算及表面速度分析

本文推导出了高速齿轮箱中锥面止推装置接触间隙的精确计算公式;对推力盘表面速度和相对滑动速度沿接触母线方向的变化情况作了分析;用所导出的计算公式求出的止推锥面的实际几何形状和计入表面速度沿接触母线变化所得到的推力盘弹流数值解(最小膜厚值),与用目前国内普遍采用的由柱体简化线接触模型所得到的拟合公式计算的最小膜厚值作了比较与分析,为合理设计该类机构提供了可资参考的思路和方法。     

高速单圆弧齿轮等温弹性流体动力润滑数值解

本文对高速单圆弧齿轮的等温弹流理论作了研究,成功地获得了可在IBM—PC/XT上执行的圆弧齿轮弹流数值解计算程序。由一系列的数值计算结果所绘制的线图,既可在微型机屏幕上显示,又可同时在小型绘图机上输出。在此基础上,计算和分析了轮齿表面平均速度、螺旋角和润滑剂粘度对承载能力及最小膜厚的影响;并将本文数值解结果与用Dowson—Higginson线接触理论拟合公式所得最小膜厚值进行了比较,表明用拟合公式计算单圆弧齿轮弹流膜厚与较为精确的数值解结果有较大的差别。     

可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明：随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。     

高速小型复合陶瓷球轴承的润滑特性研究

为了寻求一种能够快速建立高速小型复合陶瓷球轴承弹流润滑数学模型的数值计算方法,基于Reynolds方程的情况下运用Fortran语言在Visual Studio中进行编译,通过给定初始压力分布,运用迭代法求得弹流润滑完全数值解,并获取最终的压力和膜厚值。结果表明:转速、载荷以及润滑油粘度会对轴承的接触区压力、膜厚产生影响,其中随着转速的增加,最小膜厚增加,最大压力减小;随着载荷的增加,最小膜厚减小,最大压力增大;而随着润滑油粘度的增加,膜厚增加,最大压力减小。通过与传统理论计算结果的对比,结果具有较好的一致性,研究结果对高速深沟陶瓷球轴承运用具有指导意义。     

接触固体曲率半径对非稳态热弹流润滑的影响

研究接触区的当量曲率半径对弹流油膜性质的影响,利用多重网格法求得非稳态弹流润滑问题。得到了接触固体两种等效曲率半径下的热弹流润滑数值解。数值模拟的结果显示最小膜厚的变化与Hamrock和Dowson的点接触弹流润滑的最小膜厚公式一致。在其他参数不变的情况下,曲率半径增加一倍,油膜的压力大约减小一倍,其第二压力峰变钝变宽;而膜厚增大,但其增加的幅度相比压力的增加要小很多;而温度的变化减小。     

限制空间中的弹性流体动压润滑分析

在经典的弹性流体动力润滑理论分析中,油膜压力的计算要满足载荷平衡条件,而这一条件并不适用于发生在限制空间中的弹流润滑,当弹流润滑发生在限制间隙中,油膜的承载力会随工作参数的变化而变化。对限制间隙条件下等温线接触弹流润滑问题进行数值分析,研究油膜厚度及压力的变化规律。结果表明:在限制间隙等温线接触弹流润滑条件下,油膜厚度及压力随速度参数以及材料参数的增加而增加,而限制间隙增加时,膜厚增加,压力减小。根据数值分析结果,拟合出限制间隙条件下的膜厚计算公式,该公式有较小的计算误差。     

限制空间中的弹性流体动压润滑

在经典的弹性流体动力润滑理论分析中,油膜压力的计算要满足载荷平衡条件,而这一条件并不适用于发生在限制空间中的弹流润滑,当弹流润滑发生在限制间隙中,油膜的承载力会随工作参数的变化而变化。对限制间隙条件下等温线接触弹流润滑问题进行数值分析,研究油膜厚度及压力的变化规律。结果表明:在限制间隙等温线接触弹流润滑条件下,油膜厚度及压力随速度参数以及材料参数的增加而增加,而限制间隙增加时,膜厚增加,压力减小。根据数值分析结果,拟合出限制间隙条件下的膜厚计算公式,该公式有较小的计算误差。     

滑动条件下弹流润滑的屈服膜厚与屈服边界

本文讨论了弹流润滑的屈服问题，从润滑剂的极限剪应力可以得到屈服膜厚的表达式。屈服膜厚是弹流润滑膜的下降 ，当利用拟合公式得到的膜厚小于屈服膜厚时，由于润滑已经处在非牛顿区，所拟全公式不再适用。本文还给出了用膜厚形式表示的屈服准则，并详细讨论了最大压力，平均速度和滑滚比对屈服膜厚的影响。     

动压推力轴承的三维热弹流润滑特性分析

本文提出了一种基于双向流-固-热耦合的动压润滑推力轴承三维热弹流润滑特性数值计算方法,并应用于某大型泵用推力轴承的设计分析。通过建立推力轴承的双向流-固-热耦合数值计算模型,求解其三维热弹流特性,得到了额定工况下的液膜厚度分布、液膜压力分布以及轴承主要部件的温度分布和综合热弹变形等。分析结果表明:润滑液膜在厚度方向上的压力梯度近似为零,但存在着较大的温度梯度,综合热弹变形使螺栓支撑巴氏合金瓦推力轴承瓦面呈上凸变形,推力盘下表面呈下凸变形。     

渐开线直齿轮时变热弹流润滑模拟

齿轮的非稳态弹流润滑问题，由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大，因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题，数值计算就更困难。文中应用多重网格技术，考虑时变和温度场的影响，求得齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解，结果更接近实际。数值解得到轮齿的摩擦因数、油膜最高温升沿啮合线的变化规律以及两轮齿接触点中心压力、中心膜厚、最小膜厚沿啮合线的变化规律，同时获得任意瞬时轮齿接触点的压力、膜厚和轮齿间油膜温度分布，对分析齿轮传动问题具有重要意义。     

考虑黏压效应的风电齿轮热弹流分析

在线接触热弹流润滑的基础上,考虑黏压效应,对风电行星轮系齿轮副进行热弹流润滑数值分析,并采用热弹流润滑数值方法和ISO/TS 6336-22计算了齿轮副的最小油膜厚度、安全系数和闪温温度,并比较各主要啮合点的压力和油膜厚度分布。结果表明：与使用ISO/TS 6336-22计算的结果对比,采用热弹流润滑理论计算的油膜更厚,但安全系数更小;在风电齿轮副热弹流润滑分析时应考虑压力对黏度的影响;风电主齿轮箱齿面因啮合产生油膜厚度随温度增加会迅速降低,最小油膜厚度会随载荷增加迅速减小,因此风电齿轮箱要保证足够的润滑,并尽量避免在高于额定载荷下长时间持续运行     

纳米级润滑膜的粘度修正与薄膜润滑计算

根据纳米级润滑膜的试验测试结果提出薄膜润滑状态的粘度修正公式 ,并在此基础上建立了润滑膜厚度计算的数值计算方程。将该数值计算结果与弹流理论计算值和试验值进行对比表明 ,在薄膜润滑条件下 ,膜厚与速度和润滑油粘度的关系与弹流润滑计算结果相差较大 ,可明显看出弹流润滑向薄膜润滑的过渡 ,所提出的粘度修正式与试验结果则有较好的一致性     

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。     

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。     

关于线接触弹流润滑状态图的应用研究

本文从理论上指出Hooke润滑状态图在实践应用上存在两大问题：一是它采用了异于Dowson方程的Greenwood公式、二者之间的系数与指数差异悬残;二是它漏划了Grubin方程,故Hooke状态图不适合于工程计算中应用。为解决此矛盾、本文提出了一张适合工程应用的新颖的润滑状态图,它包含了当今著名的五种线弹流润滑理论,通过理论分析导出了它们之间的边界曲线方程、划分了五个区域（如图5-2）,提出了如何消除相邻润滑理论在交界区的膜厚计算误差问题。最后举例说明润滑理论的选择和最小膜厚的计算方法。为合理选择线弹流润滑理论和计算最小膜厚提供了理论依据与具体步骤。近30年来国际上对光滑面的线弹流理论,尤其在等温、稳定载荷和充分润滑的条件下的膜厚计算理论已比较成熟;但是付诸实践应用、尚存在一些问题。例如当前国际上的几种润滑状态图和公认的润滑理论（尤其是Dowson理论）的系数或指数存在矛盾。本文意图旨在解决这一矛盾。     

渐开线斜齿轮瞬态弹流润滑数值分析

渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题已经基本成熟,而对同样是线接触的渐开线斜齿圆柱齿轮的弹流润滑求解却研究甚少并颇有争议.建立了斜齿圆柱齿轮弹流润滑计算的数学模型,将斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题等效为2个反向圆台的弹流润滑问题,应用多重网格法求得了一对斜齿圆柱齿轮轮齿在不同啮合瞬时的弹流润滑完全数值解.结果表明:斜齿圆柱齿轮啮合线上各点的压力、膜厚均不相同,沿接触线方向上最大等效半径的位置对接触线上油膜颈缩的位置有较大影响;接触线最长时从动轮齿根部分和主动轮齿顶部分在啮出点位置的膜厚最小,压力最大,最容易早期失效.     

椭圆接触纯自旋问题的弹流润滑数值分析

研究了椭圆接触纯自旋问题的等温弹流润滑,用多重网格法求得了完全数值解,研究了速度、载荷、椭圆比和计算区域对压力和膜厚的影响。结果表明,在轻载、高速、大椭圆比条件下,椭圆接触的纯自旋运动可产生润滑膜,油膜的形状和压力分布都和经典弹流润滑截然不同;椭球的自旋速度、载荷、椭圆比以及承载域的大小都对压力和膜厚有很大的影响。     

波动表面的等温弹流润滑分析

对具有波动表面的弹流润滑问题建立了数学模型,得到一种普遍的波动表面的点接触非稳态弹流数值算法.以准稳态解为初始条件,逐个周期求出了波动表面的等温牛顿流体弹流润滑的数值解,研究了两接触表面均带横向或纵向粗糙度的等温弹流润滑问题,分析了粗糙峰对压力和膜厚的时变影响,对比了接触表面带不同粗糙度的润滑性能,讨论了幅值和波长对压力和膜厚的影响.结果表明:接触区两表面的粗糙峰的叠加将产生更高的局部压力峰,膜厚变薄,粗糙峰的振幅越大,波长越短,对点接触弹流润滑越不利.     

N次谐波凸轮-挺柱副的润滑特性分析

将线接触弹流润滑理论应用于发动机配气机构，计算了某N次谐波凸轮-挺柱副润滑的稳态最小膜厚、膜厚比等参数，分析了凸轮．挺柱副稳态润滑在设计转速下随凸轮转角的变化特征，比较和讨论了发动机转速变化对润滑性能的影响。结果表明，凸轮桃尖区多为部分弹流润滑状态和边界润滑，工作段其它部分多为部分弹流、完全弹流和动力润滑状态。曲轴转速提高一般情况下对增加稳态最小膜厚有利，但由此导致的载荷波动量增加对最小膜厚的稳定性不利，从而使表面摩擦和磨损的可能性增加。     

斜齿轮非稳态等温弹流润滑数值分析

建立了渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑计算的数学模型,将渐开线斜齿圆柱齿轮的啮合等效为长椭圆接触的弹流润滑问题,针对实际高速列车用齿轮在平稳运行和启动工况下,应用统一Reynolds方程方法求得了轮齿在不同啮合瞬时的非稳态弹流润滑完全数值解.结果表明:随啮合位置不同,啮合线上各点的压力、膜厚分布均有很大变化;油膜形状受瞬态挤压效应影响,与稳态解有明显不同;主动轮齿顶/被动轮根部位润滑条件相对较差.