水润滑橡胶合金轴承流固耦合分析

建立水润滑橡胶合金轴承3D流固耦合模型,应用流体计算分析软件对轴承运行过程中的内部流场进行分析。分析结果表明,转速和偏心率是影响水膜压力分布、水膜流速分布和承载能力的重要因素,采用较大的转速有助于流体动压形成,增大偏心率将会增大轴承系统中水的动压,从而增大水膜压力和承载能力。橡胶层的变形和应力分析表明,橡胶层主要承载面的变形量和应力随着转速和偏心率的增加而变大,在橡胶衬层与轴套黏接面处有最大应力,设计中应该充分考虑橡胶衬层的物理性能及其与铜套黏接面的力学性能。     

八纵向沟水润滑橡胶轴承润滑性能研究

水润滑橡胶轴承是水下最适宜的轴承之一,笔对潜水泵上常用的八纵向沟水润滑橡胶轴承,在水润滑条件下的润滑机理进行了实验研究,根据实验结果剖析了影响摩擦系数的主要因素及其影响规律,并据此提出了一组实用设计参数。     

水润滑赛龙轴承及其润滑性能综述

赛龙以其抗冲击、耐泥砂、耐磨损、承载力高而逐渐成为一种新兴的水润滑轴承材料。本文简单介绍了水润滑赛龙轴承材料的分类，论述了水润滑赛龙轴承的发展现状以及其结构、特性和优点，并阐述了水润滑赛龙轴承的研究现状和推广应用前景。     

橡胶层厚度对水润滑轴承润滑性能的影响分析

在考虑橡胶轴瓦弹性变形基础上,建立水润滑轴承的弹流润滑模型并进行数值计算,从理论上分析水润滑橡胶层厚度对轴承弹流润滑性能的影响。结果表明:一定范围内,相同材料不同厚度的橡胶轴瓦对水润滑轴承水膜压力和厚度有着较大影响。随着橡胶层厚度的增加,水膜压力减小,水膜厚度增加,弹流润滑效果越好;相应地,水润滑轴承所承受的摩擦力会减少,摩擦因数会出现降低的趋势。     

水润滑飞龙轴承热弹流润滑性能分析

利用考虑热效应的Reynolds方程,对水润滑条件下的飞龙轴承进行考虑热效应时的弹流润滑理论分析。通过数值模拟讨论载荷、转速和轴径对水润滑膜压力及膜厚的影响。结果表明:热效应对水润滑膜压力的影响几乎可以不计,而膜厚减小;随载荷增大,压力峰值有所增大,膜厚随载荷的增大而减小;随转速的增大压力峰值减小,而膜厚随转速的增大而增大;轴径的大小对压力的影响不明显,但随轴径的增大膜厚减小。     

基于ANSYS多物理场的水润滑轴承的数值分析

借助ANSYS多物理场求解器的流固耦合功能对六沟槽水润滑橡胶合金轴承进行2D数值模拟,得到了水润滑橡胶合金轴承润滑膜内的压力分布、速度分布及橡胶轴瓦的弹性变形状况,进而分析了水润滑橡胶合金轴承的润滑性能.结果表明:在载荷较大及中高速工况下,橡胶轴瓦的弹性变形会显著影响水膜膜厚分布及水润滑轴承的润滑性能.     

水润滑橡胶轴承

对当前水润滑橡胶轴承的发展现状及存在的问题进行了深入剖析，并针对存在的问题进行了一些理论分析和实验研究工作。     

凹槽结构对水润滑微凹槽尾轴承润滑性能的影响

为研究仿生表面织构占比和宽度对尾轴承润滑特性的影响,基于柔度矩阵法和润滑理论,计入内衬弹性变形,建立表面微凹槽织构水润滑尾轴承的流固耦合模型,通过试验验证模型的正确性和合理性。设计矩形、圆形、等腰三角形3种不同截面形状的微凹槽表面织构水润滑尾轴承,对比分析凹槽占比和宽度对尾轴承承载力和摩擦性能的影响。结果表明：在同等条件下,局部凹槽尾轴承承载力和摩擦性能显著优于全局凹槽尾轴承;凹槽占比约为0.31时,矩形微凹槽尾轴承承载力达到最大值,摩擦因数达到最小值,因此在设计、使用水润滑尾轴承,尤其是赛龙内衬水润滑尾轴承时,建议凹槽占比取值为0.30~0.32,此时可获得最佳润滑性能;随凹槽宽度的增大,局部矩形凹槽尾轴承润滑效果显著优于等腰三角形和圆形凹槽尾轴承。     

新型水润滑轴承材料的流体润滑性能分析

采用无限短近似简化Reynolds方程,对飞龙、赛龙及聚四氟乙烯3种新型水润滑径向轴承进行流体润滑的数值分析,探讨载荷和转速对3种轴承的偏心率和偏位角的影响。结果表明:水润滑条件下,不同材料的润滑性能是不同的,其中PTFE材料润滑膜压力及中心膜厚最大,飞龙材料最小;随着转速的增大,3种材料轴承的偏心率均减小,偏位角均增大;随着载荷的增大,3种材料轴承的偏心率增大,偏位角减小;偏心率太大则润滑膜太薄,必然导致过高的轴承温度,对轴承的工作不利。     

水润滑橡胶轴承特性仿真与试验研究

为研究水润滑橡胶轴承特性,采用软件仿真与试验相结合的方法对轴承偏心率、摩擦因数、橡胶变形量、最小水膜厚度、长径比和水膜压力等参数及其与轴转速和载荷之间的关系进行深入探讨。应用Pro/E软件分别建立了轴承及其间隙的3D模型,并采用流固耦合方法及气穴模型在ANSYS和Fluent软件中对轴承动态特性进行模拟。为获得实际工况下的橡胶轴承径向截面全周连续水膜压力分布,研究轴承润滑状态,采用特殊的转轴设计,将压力传感器安装在轴端,并应用无线测试技术对水膜压力信号进行采集与传输。给出水润滑轴承试验台、转轴设计与传感器布置方案,最后应用无线测试系统对八纵向沟槽水润滑凹面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果比较分析。研究结果表明,多沟槽凹面橡胶轴承不存在全周完全连续水膜,处于混合润滑状态;沟槽对水膜压力分布的影响较大;轴承某些板条上会出现水囊,形成明显的压力双峰;降低转速或者增加载荷都会增大橡胶变形量与轴承摩擦因数,引起轴与轴承接触。长径比越大,轴承越不容易与轴发生接触。     

基于ANSYS的水润滑橡胶合金轴承精密成型模具的优化设计

针对某水润滑橡胶合金轴承成型模具无法正常开模的问题,利用ANSYS软件对该模具进行仿真以及压力分析。结果表明,现有注压机上不能实现正常开模工序的原因是注压机的最大顶出压力小于哈夫与中模间的摩擦力。结合模具结构特点,提出了几种优化哈夫结构的措施,通过减少哈夫与中模间的接触面积和减少两者之间的摩擦因数,实现了复合橡胶轴承的顺利生产。     

水润滑塑料合金轴承材料力学性能改性

为扩大塑料合金材料在水润滑领域的应用范围 ,从硫化体系、补强填充体系和软化增塑体系等方面选择适当的配方来提高其力学性能并通过实验分析了各体系对材料性能的影响并确定了各种填料的含量 ,改性后轴承材料部分力学性能可达到或超过美国国防部颁布的MIL B 1790 1(船舶 )军用标准。     

水润滑塑料合金轴承润滑机理分析

根据水润滑塑料合金轴承润滑机理,建立了润滑基本方程组,采用多重网格法对润滑机理进行离散并求解,得到了符合精度的数值解,进而证明了弹流润滑的存在。     

进水温度对水润滑轴承润滑特性的影响

为研究进水温度变化对水润滑轴承润滑特性的影响,采用有限差分法建立水润滑轴承弹流润滑模型,分析不同进水温度和载荷条件下水润滑轴承润滑特性的差异,并且通过试验验证摩擦因数的变化规律。研究发现：随着进水温度升高,轴承的水膜压力下降,但在水膜压力峰区域最大水膜压力升高、最小水膜厚度减小、偏心率增大,表明进水温度升高对润滑性能有着负面影响;在相同的载荷和转速下,轴承摩擦因数随着进水温度升高而下降,且高载荷下进水温度对摩擦因数的影响更大。通过试验发现进水温度越高对摩擦因数变化的影响越大,不同进水温度下载荷越低,载荷的变化对摩擦因数变化量的影响越大。     

考虑界面滑移和惯性力效应的水润滑轴承润滑性能分析

针对界面滑移和惯性力效应对水润滑轴承润滑性能的影响展开研究。推导综合考虑界面滑移和惯性力效应的修正雷诺方程,采用有限差分法求解研究轴承润滑机制,给出界面滑移和惯性力效应对水膜压力、承载力和摩擦因数的影响规律。针对某实际轴承分别采用提出的模型和有限元法进行润滑性能计算,二者结果吻合较好。研究结果表明：界面滑移和惯性力效应不改变润滑性能参数随偏心率变化趋势,界面滑移降低了润滑性能参数的数值大小,最大降幅5%左右,惯性力效应则略微增大其数值,最大增幅小于1%;相比于界面滑移,惯性力对润滑性能的影响较小,几乎可以忽略。研究结果对水润滑轴承的设计与计算具有一定的指导意义。     

考虑粗糙度的船舶水润滑高分子轴承弹流润滑性能研究

为了揭示表面粗糙度对船舶水润滑高分子材料轴承润滑性能的影响规律,开展水润滑轴承弹流混合润滑理论研究;建立考虑内衬材料粗糙度和弹性变形的水润滑轴承混合润滑模型,并对模型进行仿真验证;分析内衬粗糙峰对水膜厚度、水膜压力分布和承载能力的影响规律。研究结果表明：在转速增大的过程中,内衬粗糙度的增大会减缓水膜厚度的增幅比,使轴承需要更高的转速来进入流体动压润滑状态;减小轴承内衬粗糙度能有效降低轴承起飞转速,加快轴承由混合润滑转变为流体动压润滑的过程,减小轴承与轴颈的局部接触,降低轴承异常振动噪声发生的可能性。研究结果揭示了内衬粗糙度变化对轴承润滑特性的影响机制,为水润滑轴承的优化设计提供理论参考。     

舰船用水润滑轴承微观界面润滑机理研究

针对水润滑轴承微观界面润滑状态和润滑机理存在的不清楚、不明朗等问题,开展微凹痕对轴承微观界面润滑机理影响的研究。在建立单一微凹痕内部流体动力学模型的基础上,研究微凹痕内部涡流结构变化特性,分析微凹痕内部流场动力学特征,讨论形貌特征参数与润滑性能的变化规律,证明流体动力学特性随表面形貌的演化规律,验证微凹痕对轴承微观界面润滑机理的影响规律,从而提出微尺度下水润滑轴承润滑理论,并从微观层面探究粗糙峰与轴承润滑状态转变之间的关系,进而提出判断润滑状态转变的微观尺度标准。结果表明,微动压效应、微空化效应、微惯性效应三者共同构成水润滑轴承微观界面的润滑机理,大量微凹痕累积进而可以增强轴承承载能力、降低摩擦功耗。     

基于熵权模糊综合评价法的水润滑尾轴承性能评估

为合理评估水润滑尾轴承的性能,提出了基于熵权模糊综合评价法的水润滑尾轴承性能评估模型。从摩擦、磨损、减振、摩擦噪声性能4个维度选取6个关键参数建立评价体系,构建专家偏好系数选择模型,并基于该系数对经过Kendall协同系数检验的主观权重和客观权重进行线性加权组合得到综合权重,选取合适隶属度函数求解模糊评价矩阵,在综合权重和模糊评价矩阵的基础上获得评估结果。研究结果表明：该评价方法不仅考虑了专家偏好主观性,还考虑了数据客观性,可实现对所有水润滑尾轴承的相对优劣评估,且该评价方法具有较广泛的适用性。     

脂润滑轮毂轴承弹流润滑数值分析

基于Ostwald模型建立脂润滑控制方程,运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解,得到钢球-沟道的压力分布、油膜形状及最小油膜厚度。针对轿车轮毂轴承的典型应用工况条件,分析工况参数对油膜压力分布和油膜形状的影响。结果表明:脂润滑弹流膜具有与油润滑膜相同的二次压力峰和出口颈缩现象。在轿车轮毂轴承可能的承载条件下,随着载荷的减小,二次压力峰的高度降低,其位置向入口区移动;一定承载条件下,速度增加时,膜厚相应增加,油膜的平行部分缩短,二次压力峰的高度增加,其位置也向入口区移动;一定承载和卷吸速度下,润滑脂流变参数增大时,二次压力峰的高度升高,其位置向入口区移动,膜厚相应增加。