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。     

高线油膜轴承稀油润滑系统的设计

油膜轴承润滑系统对高线精轧机正常工作具有重要作用,该文简要论述了油膜轴承润滑系统设计中的油箱、系统温度、系统压力、防水、压力罐、油品等设计要求,最后给出了油膜轴承润滑系统流程图.     

基于有限长线接触的锥齿轮热弹流润滑分析

为了研究锥齿轮的热弹流润滑机理,基于弹性流体动力润滑理论,建立有限长线接触模型,研究了直齿圆锥齿轮热弹流润滑特性。首先,将直齿圆锥齿轮热弹流问题近似等效为两同向圆锥滚子的准稳态热弹流润滑问题,应用多重网格法和逐列扫描法求解了锥齿轮整个接触线上的油膜压力、油膜厚度及固体和油膜中层的温度。结果表明,直齿圆锥齿轮沿齿宽方向上各点的压力、膜厚、温度均不相同。其中,小端的油膜压力略大于大端的油膜压力;小端的油膜厚度小于大端的油膜厚度;沿齿宽方向的温度分布差异较为明显,油膜中层的温度大于两固体表面的温度。该研究为直齿圆锥齿轮的润滑设计提供一定的理论依据。     

高频动载轴承内油膜压力特性

传统油膜压力特性研究大多忽略油膜的可压缩性以及轴颈惯性力对油膜压力的影响,但在高频动载荷或瞬态冲击载荷作用下,油膜压力随时间变化剧烈,而油膜密度、粘度等状态参数又是关于压力的函数,油膜不可压缩性假设不再适用.另外,轴颈本身具有很高的加速度,因轴颈高速运动而产生的惯性力也不能被忽略.因此,同时将可压缩性以及轴颈惯性力引入到油膜压力的数值计算,可使计算结果更符合实际物理现象.建立考虑轴颈惯性力的力平衡方程以及考虑油膜可压缩性的雷诺方程,计算轴承在瞬态冲击载荷如矩形脉冲、三角形脉冲以及正弦周期性载荷作用下的油膜压力特性,分析数值计算结果,研究外载荷幅值、脉宽以及相对间隙对油膜压力特性的影响,研究发现,相对间隙越大,轴颈惯性作用越不能被忽略;油膜压力衰减速度并不随外载荷幅值单调变化,外载荷幅值极小或外载荷幅值极大,量纲一油膜压力衰减速度均较快;脉宽变化对量纲一油膜压力衰减速度影响不大.在考虑可压缩性以及轴颈惯性力情况下,油膜压力时历曲线上会出现拍振现象.     

少齿数非对称齿轮热弹流润滑特性建模分析

少齿数非对称齿轮以其小体积、大传动比和高承载能力等优势,在各领域得到越来越广泛的应用。而良好润滑条件下,参数变化对少齿数非对称齿轮的热弹流润滑性能具有重要影响,同时对齿轮的传递效率和寿命具有重要影响。基于赫兹接触理论和热弹流润滑理论,建立少齿数非对称齿轮热弹流润滑数学模型。通过有限差分法对方程组进行差分离散,利用Newton-Raphson方法对Reynolds方程进行完全数值求解,获得油膜压力和油膜厚度的分布情况。通过超松弛迭代计算方法求解热弹流润滑方程组,得到少齿数非对称齿轮副啮合线上5个特殊点的热弹流润滑特性,分析压力角、变位系数、载荷和转速与油膜厚度、压力和温度之间的变化规律。结果可知:温度最大值出现在啮入点,节点处的油膜温度接近稳态润滑油的温度,油膜温度和油膜压力的变化趋势一致。     

振动冲击下接触固体滑动方向对润滑的影响

采用多重网格法和多重网格积分法分别求解压力和弹性变形,采用双向逐列扫描温度求解温度控制方程,研究接触固体承受法向振动冲击下接触表面反向滑动的非牛顿润滑问题。结果显示:振动冲击将造成油膜压力、膜厚和温度的剧烈变化;挤压效应将造成油膜压力的剧增和温度的升高;而分离效应将造成油膜压力的剧降,但润滑不会失效;与同向相比,反向滑动的压力和膜厚小于对应瞬时的同向滑动值,而温度则高于同向滑动值,反向运动不利于润滑。     

柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空 穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据.     

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。     

轴线偏斜对可倾瓦推力轴承润滑性能的影响

轴偏斜是实际运行推力滑动轴承中普遍存在的现象,轴心线的偏斜是造成推力轴承失效的主要因为之一.建立可倾瓦推力滑动轴承弹性流体动压润滑的计算模型,计算5组不同轴偏斜角下的轴承润滑性能,并将其与未偏斜时的润滑性能作对比.结果表明,轴偏斜造成每块瓦的油膜厚度、压力分布、瓦面温度均不相同,其中对油膜厚度、压力分布影响很大,对瓦面温度分布影响较小;在全膜润滑状态下,微小的偏斜角变化会造成最小油膜厚度和最大压力明显的变化,但瓦面最高温度变化很小.     

滚子副温度对润滑性能的影响

针对工作环境、温度变化较大的机械装备中滚子副温度与供油温度的差异,提出处理滚子副温度与供油温度不同时热弹流润滑问题的方法.压力的求解采用多重网格法,膜厚的求解采用多重网格积分法,温度的求解采用逐列扫描技术,给出有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解.研究滚子副温度与供油温度相同和不同时滚子副的润滑特性,讨论滚子副温度、滑滚比和速度参数对齿轮、滚动轴承等机械零件润滑性能的影响.结合滚子副温度高于或低于供油温度的实例,与常规润滑(滚子副温度与供油温度相同)结果进行比较.结果表明,润滑膜厚度取决于滚子副温度而非供油温度.滑滚比对油膜压力与厚度影响不大,但对油膜温度影响显著.与低速相比,高速条件下滚子副温度对中心油膜温度的影响较弱,而对油膜厚度的影响较大.     

水润滑轴承材料弹流润滑性能比较研究

利用考虑惯性力的Reynolds方程,对水润滑条件下的实验橡胶滑块与钢环的弹流润滑问题进行了数值模拟,并分别与塑料、陶瓷材料的数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,在水润滑条件下,惯性力对水膜压力的影响很小,而对水膜厚度及温度的影响很大。同样情况下,考虑惯性力时,最小膜厚增加,最高温度降低。橡胶/钢摩擦副中,惯性力对膜厚的影响是不可忽略的。陶瓷/钢摩擦副中,考虑惯性力时对温度影响更大。     

数字化进退针装置的设计与试验

针对细胞注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等不足,研制一种基于惯性力与摩擦力交替作用的数字化进退针装置。阐述该装置工作机理,利用压电陶瓷低频振动产生的冲击式惯性力,克服摩擦力产生微进给。建立数字化进退针装置的动力学模型,利用数值方法求解其输入输出响应关系。该模型求解结果在性能试验得到了验证。在小鼠卵母细胞显微注射试验中,对数字化进退针装置进行了应用研究。研究结果表明：数字化进退针装置能够满足显微注射要求,其动力学模型是合理的。     

单缸发动机平衡测试调整方法与实验的研究

讨论了曲柄连杆机构的理论惯性力曲线（力椭圆）和实验惯性力曲线（力8字）的关系，提出在摆架上逐点偏移汽缸进行惯性力实验的方法，得到的实验惯性力曲线完全反映了惯性力的主要参数。在发动机惯性力数学模型的基础上，研究了曲柄连杆机构的合成旋转质量的位置及与往复质量的比值与一次最大惯性力、主趋角、不平衡率的变化关系，讨论了单缸发动机惯性力参数的选择依据。提出了惯性力参数的实验校正算法。     

Inertial parameter estimation for the dynamic simulation of a hydraulic excavator

This paper presents a systematic method for estimating the inertial parameters of an excavator. The method utilizes dynamic excavator models with the pressure and displacement measurements of the hydraulic actuators. Provided that the geometrical parameters of the mechanical linkages are obtained with relatively high accuracy, the dynamic model is factored into the unknown inertial parameter vector and the known kinematic matrix. The contribution of each inertial parameter on the actuator force under the specific motion is explored through a dynamic sensitivity analysis. The results are then used to investigate various properties of the inertial parameters and categorize them into identifiable, unrelated to dynamics, and known parameter groups, according to numerical properties of the kinematic matrix. Then the identifiable inertial parameters are estimated sequentially, and the guideline for the optimal excavator position at each estimation step is suggested in order to minimize estimation error. The practicality of this method is demonstrated via data acquired using an actual hydraulic excavator.     

平面七杆机构惯性力平衡分析的复矢量法

运用复矢量法[1]对平面七杆机构的惯性力平衡问题进行了分析，给出了机构实现惯性力完全平衡的条件。为减小惯性力的不良影响，合理设计机构提供了理论依据。     

基于液压活塞式惯容器的车辆悬架性能研究

阐述了液压活塞式惯容器的基本结构、工作原理与承载力大的特点,建立了考虑摩擦力、寄生阻尼力和油液弹性效应的惯容器非线性力学模型。在数控液压伺服激振台上对液压活塞式惯容器进行了力学性能试验,基于试验结果,利用Matlab参数辨识工具箱对非线性力学模型中的参数进行辨识。在此基础上建立了包含液压活塞式惯容器非线性因素的车辆惯容器 弹簧 阻尼器（inerter-spring-damper,简称ISD）悬架动力学模型并进行了仿真分析。结果表明,当考虑液压活塞式惯容器非线性因素时,车辆ISD悬架系统的车身加速度均方根值增加5%,而轮胎动载荷与悬架动行程均方根值均有所减小,降低了车辆的行驶平顺性。     

小车轮压作用处偏轨箱形梁主腹板的局部应力研究

小车轮压作用下,轨道与偏轨箱形梁之间力的传递属于接触非线性问题,接触面间的变形和应力分布存在相互耦合的关系。本论文的主要内容：将Hertz接触理论和有限元软件ANSYS结合起来,把主腹板的局部受力问题视为小车轮与轨道及轨道与上翼缘板之间发生接触行为作用下的受力问题,建立了小车轮压作用处偏轨箱形梁主腹板局部受力的接触分析模型,研究不同情况（小车轮压、箱形梁几何参数和轨道截面惯性矩）下局部应力的变化规律,得出相关结论;最后将经验公式解与ANSYS数值解进行对比分析论证。研究结果表明：ANSYS数值解的主要影响因素为小车轮压、主腹板厚度和轨道截面惯性矩;通过在相同情况下对比2种解,得出ANSYS数值解与经验公式解在数值上很接近,经验公式解能够满足工程实际需要。     

Lubrication Analysis of a Connecting-Rod Bearing in a High-Speed Engine. Part II: Lubrication Performance Evaluation for Non-Circular Bearings

In this article a numerical investigation of a connecting rod bearing operating at 6,500 rpm is performed. This is a companion to an earlier article that took into account the effects of the inertial force and the variable bolt tension force, which are considered to be the principal factors that affect the connecting rod bearing lubrication characteristics of an engine running at high speed. It was found that a thinner minimum oil film and a larger peak hydrodynamic pressure are predicted in a deformed connecting rod bearing than in a rigid connecting rod bearing. Multi-peaked hydrodynamic pressure was found to appear as well because of two or more converging-diverging film regions.     

凸轮激波行星减速器的振动分析与平衡设计研究

建立了凸轮激波行星减速器凸轮作动传动链部件的空间质量模型及惯性力矢量表达式,该惯性力是减速器激振的主要来源;建立了综合惯性力作用下的减速器系统的振动模型,并在此基础上推导出凸轮激波行星减速器系统在静平衡位置时的微分方程,得出凸轮激波行星减速器在惯性力作用下的幅频特性;在对凸轮传动链部件综合惯性力完全平衡的条件下,提出系统的平衡方法及平衡块的设计方法,此方法可适用于凸轮激波的各式行星减速器,便于计算机编程实现。     

Physics-based recalibration method of cup anemometers

Cup anemometer is the most widely used instrument in the natural environment. However, the accuracy of cup anemometer is not robust due to their inertial structures. In this study, the equation of motion (EOM) relating rotational motion of the cup rotor to aerodynamic force is investigated to reveal the cause of measurement error of cup anemometer. A new methodology is proposed to recalibrate cup anemometer based on theoretical analysis of the dynamic response of the cup rotor and random process theory. The unknown dynamic coefficients of the EOM are quantified by the numerical method using measurement results from inertial and non-inertial anemometers. A detailed example is presented to demonstrate the efficiency of this new method in which coefficients of the EOM are quantified from laboratory and field data. Both mean wind speed and the entire time history could be recalibrated using this new method. Comparing with the non-inertial anemometer results, the improvement rate of the recalibrated cup anemometer results is 29%–99%.