滑动轴承表面织构润滑理论模型

介绍了作用在轴和轴承上的常见表面织构形状和分布方式,总结了带有织构的滑动轴承理论模型,分析了表面织构参数对滑动轴承性能的影响和考虑空穴、惯性力、热效应、混合润滑等不同条件下的润滑机理,并对滑动轴承表面织构模型研究方向进行了展望。     

径向滑动轴承弹流润滑耦合求解

提出了一种径向滑动轴承弹流润滑的耦合算法,该方法使用ANSYS软件中的APDL语言编写求解程序,采用差分法求解Reynolds方程,采用有限元方法求解弹性变形量,可以较快速准确地求解径向滑动轴承的弹流润滑问题。使用该算法对一特定参数的径向滑动轴承弹流润滑进行求解,获得油膜压力及厚度分布,验证了该方法的正确性。并进行了轴颈弹性变形量的计算,指出轴承两端轴颈与轴承座在工作时,间隙比较小,容易受磨粒磨损,理论上解释了轴颈两端磨损比中间较快的原因。     

磁流体润滑机床主轴滑动轴承弹流润滑分析

建立磁流体润滑机床主轴滑动轴承的弹流润滑模型,并进行弹流润滑数值模拟分析.探讨载荷和速度对磁流体润滑膜压力和膜厚的影响.分析结果表明:在磁流体润滑条件下,当转速不变时,压力峰值随着载荷的增大而增大,入口区压力、膜厚及最小膜厚随载荷的增大而减小;当载荷不变时,压力随着速度的增加没有明显变化,膜厚及最小膜厚都随速度增大而增加.     

表面粗糙度对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以活塞式航空发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜和轴瓦表面形貌等因素对轴承润滑特性的影响,建立滑动轴承润滑分析模型;以高斯随机表面、分形曲面、非高斯随机表面分别模拟轴瓦表面的粗糙程度,分析轴颈不对中和表面粗糙度耦合作用下油膜压力、端泄流量、承载力和轴承力矩等参数随偏心率和转速的变化规律。研究结果表明:考虑轴瓦表面形貌后轴承最大油膜压力变大,最小油膜厚度有小幅度减小;随着偏心率和转速增加,最大油膜压力、端泄流量、轴承承载力、工作力矩均增加;随着偏心率增加,考虑表面形貌时(高斯表面、分形表面、非高斯表面)的轴承油膜压力、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,考虑表面形貌时的轴承润滑特性均变大,尤其是高斯表面,润滑特性变化较明显。     

表面横向粗糙峰对点接触热弹流润滑的影响

通过数值解研究丁固体表面的横向粗糙峰对钢球与玻璃盘形成的热弹流润滑接触区压力、膜厚以及温度分布的影响。计算中假设钢球是静止的．即滚滑比为2。结果表明在粗糙峰出现的位置上，压力、温度均有急剧的增加，并且固体表面的凹陷现象也变得更加复杂。     

EMP径向滑动轴承计入边界滑移的热弹流分析

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,轴瓦材料的特殊性使其热弹变形远大于普通金属瓦轴承,同时它所特有的边界滑移现象,对改善径向滑动轴承的润滑性能有较为明显的优越性。建立了计入边界滑移情况后对轴承３Ｄ热弹流分析的教学模型,并给出列,对其润滑机理进行了初步的分析。     

指数率水基磁流体滑动轴承微观热弹流润滑分析

基于考虑热、磁场和指数率非Newton效应的Reynolds方程,探讨了水基磁流体滑动轴承表面粗糙峰值及波长对润滑膜压力、膜厚和温度的影响,结果表明:随着表面粗糙峰值的增大,水基磁流体润滑膜的压力、膜厚和温度的波动幅度越来越大,润滑膜膜厚逐渐减小,温升逐渐增大;随着波长的增大,水基磁流体润滑膜的膜厚波动越来越稀疏,润滑膜膜厚逐渐增大,温升逐渐减小。     

贫油工况下滑动轴承弹流润滑特性分析

随着风力发电机组的功率增加,滑动轴承在风电齿轮箱中的使用优势逐渐突显。当风力发电机组内的轴承润滑系统堵塞或供油不足时,滑动轴承将长期处于贫油润滑状态。为了研究滑动轴承的贫油润滑特性,基于Reynolds方程和Reynolds边界条件,考虑油膜压力作用下轴套的弹性变形,建立了贫油润滑状态下滑动轴承的计算模型;对比了计入弹性变形和不计入弹性变形的滑动轴承贫油润滑性能;分析了轴套弹性模量和供油量对滑动轴承贫油润滑性能的影响。结果表明,计入弹性变形后的最小油膜厚度位置位于轴套两侧,更加符合实际情况;随着轴套材料弹性模量的增加,轴颈偏心率逐渐减小,最大油膜压力逐渐增加,最小油膜厚度逐渐增加;随着供油量的增加,轴颈偏心率逐渐减小,最大油膜压力逐渐降低,最小油膜厚度逐渐增加。     

表面织构动压滑动轴承界面滑移研究

利用力学平衡方程与流体力学方程并结合楔形模型,建立无界面滑移、单边界面滑移以及双边界面滑移状态下的力学模型,采用有限元方法对表面织构分布位置及不同界面滑移对滑移速度与摩擦力的作用规律进行研究。研究表明:油膜发生界面滑移时,在升压区和降压区油膜滑移速度分别表现为非线性的凹形和凸形变化规律;油膜在上表面和下表面发生滑移时,最大剪切力分别发生在油膜上表面和下表面;而上、下表面均发生界面滑移时,油膜最大剪切应力发生在上、下表面,且二者最大剪切应力数值相同,此时摩擦力显著减小且仅为无滑移时的4%～17%;相比表面织构布置在入口与中部位置的模型,表面织构在出口处的模型呈现出优异的承载和减摩效果。表面织构轴承界面滑移产生的机制主要是润滑油具有牛顿流体的黏滞特性。     

考虑惯性力的水基磁流体润滑滑动轴承热弹流润滑分析

基于考虑惯性力的雷诺方程,对水基磁流体润滑滑动轴承进行热弹流润滑分析,并与未考虑惯性力的热弹流数值解进行比较。结果表明:水基磁流体在考虑惯性力时,入口区压力和膜厚相应增大,压力峰相应减小;随着载荷的增大,水基磁流体润滑膜的膜厚和入口区压力减小,压力峰增大;随着速度的增大,水基磁流体膜厚和入口区压力增大,而压力峰减小。     

流体动压滑动轴承优化设计

建立了流体动压滑动轴承优化设计的数学模型，采用罚函数法设计了优化程序并提供了算例，对流体动压滑动轴承设计具有一定的实践意义。     

高速流体动压径向滑动轴承的润滑计算

本文对高速轻载,高速重载流体动压径向滑动轴承分别进行了热效应和热弹性分析及试验研究,给出了高速轴承不同承载情况下的轴承静特性的润滑计算方法。理论计算结果与试验数据具有较好的一致性。     

波动供给压力对水润滑动静压滑动轴承的弹流润滑影响

建立了水润滑动静压滑动轴承数学模型,考虑了由于节流装置的不稳定性而导致的供给压力波动的影响,对水润滑动静压滑动轴承进行弹流润滑研究。比较了不同形式波动供给压力对水润滑动静压滑动轴承压力及膜厚的影响,分析了波动供给压力下转速和载荷对弹流润滑的影响,得到了不同工况下压力波动的控制依据。结果表明,供给压力的波动趋势与膜厚变化趋势相同,与润滑膜压力变化趋势相反,压力波动不利于轴承润滑;较大的卷吸速度和较小的载荷有利于缓解由供给压力波动对润滑造成的危害;近似地得到了不同工况下控制供给压力波动范围的依据。     

轴受载变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的研究

针对轴-轴承系统,建立了轴受旋转载荷作用时变形导致的轴颈倾斜对滑动轴承润滑性能影响的分析方法,并在研制的滑动轴承试验装置上进行了专项验证试验。试验结果表明,提出的基本方程、公式和分析方法可以满足研究要求。计算了轴受载变形导致轴颈倾斜情况下,轴承的油膜压力、端泄流量和轴颈摩擦因数等。结果显示,轴颈倾斜时,轴承油膜压力分布和油膜厚度分布有明显变化,最大油膜压力明显增加,最小油膜厚度减小很多,端泄流量略有增加,轴颈摩擦因数变化不大。     

Effect of Interfacial Properties on EHL Under Pure Sliding Conditions

This paper presents an experimental study of the effect of boundary slip on the lubricating film shape and friction of an elastohydrodynamic lubrication (EHL) contact under isothermal conditions. Ball and disc pure sliding experiments were carried out with a high viscosity polybutene oil using a conventional optical EHL test rig. The film shape and friction were measured simultaneously. The results obtained from two discs with different coatings were compared. One disc was coated only with Cr, the partially reflective layer, and the other had an extra layer of SiO₂ coating on top. When running under mild conditions of low load and speed, there was no evidence of any boundary slip effect. However, when the load increased, the Cr-coated disc produced lower film thickness and friction than the SiO₂-coated disc. The Cr-coated surface had a larger contact angle, i.e., smaller surface energy, than the SiO₂ surface, which reflects the weak bonding between the molecules of the surface and the lubricant. The study concludes that surfaces with low surface energy promote boundary slip at the EHL contact, leading to a reduction in friction and film thickness.     

弹流润滑圆柱滚子轴承径向刚度的计算

针对滚动轴承刚度计算方法存在的问题,对圆柱滚子轴承受力和弹性变形进行了分析,得出了静态工况下滚动轴承的刚度计算式.在此基础上,将有关弹性流体动力润滑理论引入轴承刚度计算过程,以Dowson-Higginson油膜厚度公式为依据,研究了油膜厚度对轴承刚度的影响,推导出了用于计算圆柱滚子轴承径向刚度的数学公式,实例计算表明,该计算方法具有更高的计算精度.     

曲轴轴颈型线对主轴承润滑特性的影响

以内燃机曲轴主轴承为研究对象,基于Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸体接触理论,考虑曲轴倾斜和弹性变形,建立其弹流润滑模型,分析不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响。结果表明:不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响有着明显的差异,相比于无型线轴颈,轴颈型线为鼓型时,主轴承的最小油膜厚度增加了38.12%,最大油膜压力减小了32.73%,平均摩擦损失降低了8.4%,并改善了曲轴倾斜现象;而轴颈型线为马鞍型时,主轴承的最小油膜厚度下降了24.64%,最大油膜压力增加了4.56%,平均摩擦损失增加了2%,曲轴倾斜加剧;当曲轴轴颈型线为鼓型时,随着曲轴倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小、最大油膜压力增加、平均摩擦损失减小,随着转速的增加,主轴承的最小油膜厚度增加、最大油膜压力减小、平均摩擦损失增加。     

润滑油混入气泡后对滑动轴承耗油量的影响

滑动轴承的耗油量是一项重要的特性参数。本文在引入气油两相流粘度模型的基础上，建立了一套适用于气油两相流工况下径向滑动轴承的数值计算理论，计算研究了气油两相流对滑动轴承耗油量的影响     

水基磁流体轴承的微观弹流润滑分析

采用多重网格法和多重网格积分法对水基磁流体润滑轴承进行弹流润滑分析,在雷诺方程中考虑了热、非牛顿、磁场和时变的影响,探讨了粗糙度因素对弹流润滑性能的影响。分析中对比了轴-轴承双面和轴承单面带有正弦粗糙度时的润滑膜膜厚和压力的分布,并研究了双面都带有粗糙度相位不同时润滑膜压力和膜厚的分布。数值分析结果表明,两个表面都存在相同的粗糙度时,在波峰相对处的膜厚更小,压力更大,在波谷相对处的膜厚更大,压力更小;随着一个表面的粗糙峰远离另一个表面的粗糙峰时,膜厚和压力波动减小,润滑膜的最小膜厚逐渐增大,最大压力逐渐减小,直到润滑膜的粗糙峰与粗糙谷相对时,膜厚和压力不在波动,最小膜厚达到最大,最大压力达到最小。然后当这个表面粗糙峰再继续接近下一个表面粗糙峰时,膜厚和压力的波动增大,润滑膜的最小膜厚又开始减小,最大压力又增大,直到润滑膜的粗糙峰与粗糙峰相对时,膜厚和压力波动最大,最小膜厚达到最小,最大压力达到最大。