微凸体油膜弹性支承效应的刨切试验验证研究

论述了切削过程切屑卷曲的主要机理,利用该理论通过试验手段,验证并分析了边界润滑状态下,被切削工件表面微凸体油膜弹性支承问题,进一步论证了“微凸体油膜弹性支承效应”的客观存在。     

非参数统计学原理在刨切切屑变形研究中的应用

通过应用非参数统计学原理中的斯皮尔曼秩相关系数,对正交刨切实验中的数据进行计算,得出了切屑直径同各影响因素之间的关系,进一步验证了刨切润滑时的“微凸体油膜弹性支承效应”.     

边界润滑抗磨与降噪的机理分析

采用特殊配制的润滑油实现边界润滑,可以降低高达125dB(A)以上的钢轨矫直噪声和110dB(A)以上的车削噪 声,可以极大地延长恶劣接触状态下矫直辊模拟试件的使用寿命,由此提出表面微凸体油膜弹性支承物理模型。分析该 模型抗磨与降噪机理,并指出今后开展这一新概念研究的方向与意义。     

正交试验法在润滑剂配制中的应用

分析了切削颤振的原因，论述了润滑油膜控制切削颤振及其噪声所应具备的基本条件，介绍了正交试验法在配置减振降噪油中的作用以及降噪油的使用效果，得出了微凸体油膜弹性支承效应是抗振降噪关键的结论。     

基于正交刨切实验的微凸体油膜弹性支承效应研究

为验证微凸体油膜弹性支承效应,采用涂油润滑刨切正交实验方法对3种钢板进行了刨切实验;通过测量刨切切屑直径以及采用相应的直观分析和方差分析方法,对比了各种实验条件对切屑曲率的影响.结果表明:润滑是影响切屑曲率的最重要因素,因而验证了微凸体油膜弹性支承效应;润滑油的油膜弹性支承效应越突出,其抗磨降噪功能也就越强,因此选配合适的润滑油是有效控制摩擦自激振动与噪声最经济实用的好方法.     

基于微凸体接触理论的内燃机滑动轴承热弹性流体润滑研究

基于GREENWOOD和TRIPP微凸体接触理论,计入温度、弹性变形等影响因素,建立内燃机主轴承的数学模型和实体模型,计算研究其润滑性能与表面粗糙度之间的关系。结果表明,计入表面粗糙度后,由于微凸体接触力相对较小,油膜压力略有增加,油膜温度变化不大,摩擦功没有显著的增加;粗糙表面增大粗糙接触压力,造成轴颈不对中倾斜程度加剧;随着表面粗糙度的增加,油膜压力降低,厚度增加,峰值粗糙接触压力增大。     

采用新型润滑降噪剂的列车轮轨降噪试验研究

基于"微凸体油膜弹性支承效应"理论,研制几种具有适宜摩擦因数和较低静-动摩擦因数差值特性的润滑剂,在模拟轮轨降噪试验装置上考察其降噪性能,利用噪声频谱分析方法对试验中噪声频率组成和润滑剂抑制摩擦激励的能力进行分析。试验结果表明,采用具有适宜摩擦因数和较低静-动摩擦因数差值特性的润滑降噪剂,可以控制列车通过弯道时的尖啸噪声,并能使轮轨间保持合理的摩擦因数,确保机车的足够牵引力与行车的安全性。     

空穴效应对倾斜轴颈轴承润滑性能影响的研究

为更准确地分析倾斜轴颈轴承的润滑性能,基于控制体积质量守恒原理,综合考虑宏观空穴和微凸体间空穴的影响,建立包括空穴区域在内的统一润滑控制方程,分析了宏观空穴和微凸体间空穴对润滑性能的影响。研究结果表明,空穴现象对最大油膜压力影响不大;宏观空穴现象使得轴承润滑油进口低压区域面积增大,形成较大的空穴区域,同时油膜出口边界滞后;微凸体间空穴使进口空穴边界和出口空穴边界均略微提前;在空穴区域,润滑介质密度低,空穴程度较大;微凸体间空穴对全润滑区域的润滑介质密度分布影响较大,特别是在空穴边界附近;宏观空穴对端泄流量、油膜力矩和油膜承载力有较大的影响,微凸体间空穴的影响可以忽略。     

基于质量守恒边界条件和微凸峰接触的动载轴承热弹性流体动力润滑特性

基于质量守恒边界条件和Greenwood/Tripp微凸峰接触理论,建立动载滑动轴承的热弹性流体动力混合润滑模型,该润滑模型能够同时预测油膜、空穴、接触的共生现象。计算结果表明, 计入温度影响后,轴瓦变形增加,微凸峰接触加重,最小油膜厚度降低,摩擦功耗增大;润滑油和轴瓦温度瞬时、局部增高明显,尤其在轴承端面。计入温度影响后,润滑油进/出口流量增加,表明轴承对温度具有一定的自适性。研究结果表明,在关键动载轴承的设计中基于质量守恒条件,同时计入接触和温度影响,是非常重要的。     

基于多微凸体有限元分析的超弹TiNi合金磨损机制

对三种不同超弹性的TiNi合金及20MnV钢表面多微凸体在法向栽荷作用下的模型进行了有限元分析，并对超弹TiNi合金的磨损机制进行了探讨。结果表明，由于TiNi合金具有较高的最大弹性变形量，在相同栽荷下，表面上参加接触的微凸体数目随着超弹性的增加而增多,产生的弹性接触面积及最大Mises弹性应变要明显大于20MnV；塑性接触面积及最大Mises塑性应变相对减小。弹性变形能力的增强和塑性应变的减小可以使TiNi合金缓解外部的冲击并能够在磨损过程中抵抗较多的循环栽荷，从而表现出良好的耐磨性。     

蜗杆传动的弹性流体动力润滑

从弹性流体动力润滑理论和蜗杆传动的特点出发，分析了有关文献对蜗杆传动弹性流体动力润滑条件分析中的不足，指出了滚动速度是建立润滑油膜和油压的重要条件，论证了滑动速度对润滑油膜和油压的形成也有较大影响。采用Dowson公式计算油膜厚度时，为了考虑滑动速度的影响可引入滑动速度系数Ks予以修正。     

弹性流体静压润滑理论与光弹试验研究及应用

在设计高压液体静压支承时,目前均忽略了压力油膜作用表面的“压力-弹性变形”对承载特性的影响,因此与实际差别较大,甚至使静压支承润滑失效。本文在考虑了油液的“粘压效应”和支承表面“压力-弹性变形”的基础上,对高压静压支承油膜压力分布和承载特性进行了理论分析,并经过了激光光弹试验验证。从而为高压静压支承的设计,首次提出了新的计算理论—弹性流体静压润滑理论。     

利用边界层理论确定弹性金属塑料瓦油膜能量方程的进油温度边界条件

针对推力轴承的基本结构,利用边界层理论确定弹性金属塑料瓦（EMP瓦）油膜能量方程的进油温度边界条件,结合“三峡推力轴承方案”中EMP瓦推力轴承数据,分析考虑热边界层对进油温度影响时,EMP瓦推力轴承润滑性能的变化情况。计算结果表明：考虑热边界层对进油温度的影响时,进油平均温度和最高油膜温度均有所升高,最大压力也有所增加,最小油膜厚度、流量及功耗都有所下降,说明热边界层对推力轴承的润滑性能产生了一定的影响。     

弹性模量对塑料瓦推力轴承润滑性能的影响

弹性金属塑料瓦(EMP瓦)压缩弹性模量是一复合弹性模量,并不像金属材料那样是一个常数,而是随压力增大而逐渐增大。结合"三峡推力轴承方案"中EMP瓦推力轴承数据,从理论上计算了EMP瓦压缩弹性模量的变化对推力轴承润滑性能的影响,从而对EMP瓦压缩弹性模量允许的变化范围有所了解。计算结果表明:压缩弹性模量的变化对最小油膜厚度、最高油膜温度和最大压力有一定的影响,而对功耗影响不大。     

弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合建模及动力特性分析

弹性环式挤压油膜阻尼器结合挤压油膜阻尼器和弹性支承的优点,其结构更为紧凑,为能进一步明确其动力学机理,在充分考虑油膜和弹性环之间相互作用的情况下,建立弹性环式挤压油膜阻尼器双向流固耦合模型,通过数值模拟,研究弹性环凸台高度、宽度、数目和在总间隙不变的情况下不同内外层油膜间隙以及弹性环的弹性模量等对该型阻尼器动力学特性的影响。结果表明,外层油膜对刚度的贡献大,内层油膜对阻尼的贡献大,相对较小的内层油膜间隙且较大的外层油膜间隙,有利于增加油膜阻尼而抑制油膜刚度非线性。随着弹性环凸台宽度、高度、数目的减小或弹性模量的增加,内外层油膜刚度和阻尼均增加,其中弹性环的弹性模量对该型阻尼器的动力特性影响相对较小。以上研究将为弹性环式挤压油膜阻尼器的设计、使用和维护提供参考。     

柴油机曲轴润滑与弯曲振动耦合影响研究

为研究柴油机强化过程中曲轴的弯曲振动和润滑性能的耦合关系,基于曲轴动力学和润滑理论,考虑曲轴和轴承座的弹性变形,建立某型12缸柴油机曲轴计算模型,分析主轴颈弯曲振动和最小油膜厚度间的耦合关系,并研究轴承宽度、半径间隙和润滑油黏度对两者的影响。结果表明:最小油膜厚度与弯曲振动变化趋势相反,两者存在耦合关系,同时油膜能够对振动起到一定的缓冲作用;在研究范围内,最小油膜厚度随主轴承宽度和润滑油黏度的增加而增加,弯曲振动随之减小;半径间隙对润滑和振动的影响较大,适当增大间隙值,最小油膜厚度增加,过大的间隙值加大轴颈的振动冲击,降低最小油膜厚度。该结果对柴油机强化设计过程中曲轴的润滑与振动预测和控制提供了参考。     

考虑表面接触力的滑靴副油膜特性分析方法

由于受倾覆力及刚体表面粗糙度影响,液压柱塞泵斜盘-滑靴运动副(滑靴副)在相对运动时处于混合润滑状态。斜盘和滑靴表面接触引起弹性和塑性变形,进而产生表面接触力。接触力与油膜厚度密切相关,在油膜特性分析时不应被忽略。提出一种基于流体动压润滑理论的滑靴副油膜特性(油膜厚度、压力分布、油膜间隙流量)的分析与计算方法,考虑了滑靴副粗糙表面的支撑力影响。在雷诺流体动压润滑方程基础上,考虑滑靴副刚体表面粗糙度水平和油膜厚度,计算液压柱塞泵不同工况下的表面接触支撑力,并将接触力融入运动副的受力方程。提出了基于改进的雷诺流体动压润滑方程的数值计算方法,并进行了仿真分析,通过间接对比滑靴副间隙流量的仿真结果,证实了提出方法的有效性和结果的准确性。