计入轴瓦弹性变形的内燃机主轴承润滑分析

以某四缸柴油机的主轴承为研究对象,从曲轴-轴承系统的角度出发,采用变形矩阵法研究了计入轴瓦弹性变形时内燃机主轴承润滑分析问题。得到的结论是:计入轴瓦弹性变形时,在固定轴心位置条件下,主轴承最大油膜压力下降,最小油膜厚度增加;但在额定载荷作用下,计入曲轴-轴承系统动力学效应时,主轴承最大油膜压力上升,最小油膜厚度减小。     

发动机滑动轴承的弹性流体润滑设计

通过用弹性流体动压润滑的理论,对发动机滑动轴承的工作状况进行定量分析,建立了发动机弹性流体润滑的计算模型与基本方程组,并给出发动机滑动轴承全弹性流体设计的应用公式。     

计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析的快速近似算法

建立变形矩阵人工处理数据量大和润滑分析计算耗时较长是研究计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析2个主要问题。采用APDL语言编写专门的计算程序来自动求取变形矩阵,并根据变形矩阵的特点,提出了一种在轴承承载区油膜压力对应节点位置处动态截取子矩阵的快速近似新算法。计算结果表明在内燃机一个工作循环内,快速算法得到的最大油膜压力、最小油膜厚度和轴承反力的计算误差在3.2%以内,润滑分析计算时间下降了2个数量级。     

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。     

弹性流体润滑状态图的研讨与改进

本文研讨并提出一种新的弹流润滑状态图。新图不仅能直观地反映出油膜厚度随载荷和速度的变化,而且能与道森所提供的油膜厚度图统一起来。若将道森所提供的膜厚图坐标换成为新润滑图的坐标,膜厚图的应用范围就不再受无量纲载荷参数G等于5000的限制,当G值不等于5000时,本文提供的系数K可对膜厚进行修正。     

虚拟弹性流体润滑实验台的研究

弹性流体动力润滑是摩擦学主要研究领域,由于弹流状态下润滑剂所处的特殊条件,其实验过程十分复杂,获取数据也非常困难。本文利用数值计算方法和计算机技术。在计算机上虚拟显示实验过程和结果,形象地表现出弹流实验的现象及特征,为弹流实验教学和研究提供了一种快速和有效的工具。     

考虑应力偶计入区间及黏压效应的倾斜轴承非牛顿流体润滑特性研究

以滑动轴承为研究对象,考虑轴颈倾斜及润滑油黏压效应影响,建立轴承应力偶流体动力润滑模型,引入临界油膜厚度系数,探究应力偶流体对油膜厚度的敏感度,分析应力偶流体计入区域、应力偶系数、倾斜角及黏压效应对轴承润滑特性的影响.结果 表明:随着应力偶系数的增加,润滑特性参数随油膜厚度的敏感度逐渐增加.较牛顿流体,考虑滑油应力偶效...     

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。     

同时计入轴颈、轴瓦动变形的超重载圆柱滑动轴承EHL动力特性研究

采用"双重均值"和优化加权系数相结合的方法,在有效地解决偏心率ε≥0.95的超重载滑动轴承EHL解快速收敛问题的基础上,利用有限元方法求得了同时计入轴颈、轴瓦变形且ε≥1时的圆柱径向滑动轴承的静、动特性。分析8个动特性系数表明:径向滑动轴承在超重载情况下(ε>0.95),其弹性流体动力润滑动特性与刚性解有相当大的不同,与轻载、一般重载情况下也不大相同;在超重载情况下,当ε=0.99和ε=1.00时,其动特性系数出现极值,特别是在ε=0.99处附近时,动特性曲线呈奇异变化。     

应力偶流体润滑轴承油膜压力和轴心轨迹计算

根据应力偶流体动态润滑轴承雷诺方程,运用数值计算方法研究应力偶参数对轴承润滑性能的影响。针对某柴油机轴承,分别计算采用牛顿流体和非牛顿应力偶流体润滑时的油膜压力分布和轴心轨迹。结果表明：与牛顿流体润滑相比,应力偶流体润滑时轴承的油膜压力增加,且随应力偶参数的增加,最大油膜压力出现在轴承角度增大的方向;2种润滑条件下,所计算得到的轴心轨迹形状类似,不同之处在于牛顿流体润滑时其轴心轨迹离轴承的中心比较远,而应力偶流体润滑条件下轴心轨迹随参数增加向其中心靠近且最小油膜厚度明显增大。研究表明,应力偶流体润滑与牛顿流体相比提高了油膜压力,改善了轴心轨迹,且应力偶参数越大应力偶效应越显著。     

A Study of Dynamically Loaded Journal Bearings Lubricated with Non-Newtonian Couple Stress Fluids

This paper is to theoretically investigate the behavior of dynamically loaded journal bearings lubricated with non-Newtonian couple stress fluids. To take into account the couple stress effects due to the lubricants blended with various additives, the modified Reynolds equation for dynamic loads governing the film pressure is derived. The film pressure is solved numerically with Reynolds boundary conditions and then various bearing characteristics are calculated. The effects of couple stresses on bearing performance characteristics are analyzed. The results conclude that couple stress fluids lubrication improves the bearing performance under dynamic loads.     

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。     

计及轴颈轴向运动的径向滑动轴承润滑分析

以轴-径向滑动轴承系统为研究对象,综合考虑轴颈轴向运动和倾斜,建立了倾斜轴颈的轴承的流体动力润滑模型,采用有限差分法求解Reynolds方程,分析了不同的轴颈倾角、转速、偏心率和轴承间隙下的轴颈轴向运动对倾斜轴颈的轴承润滑性能的影响规律。结果表明：轴颈轴向运动对倾斜轴颈滑动轴承润滑特性影响显著,且影响程度与轴颈倾角和转速有直接的关系,倾角越大,对轴承润滑性能的影响越大,转速越低,对轴承润滑性能的影响越显著;轴承间隙越小,对轴承润滑性能的影响越大。     

紊流润滑滑动轴承壁面压力脉动效应研究

壁面压力脉动是紊流润滑滑动轴承随机振动的主要激励源之一,建立紊流激励特性和轴承结构动力学响应之间的关联,对高转速、低黏度润滑滑动轴承的状态监测和故障诊断具有重要意义。为研究紊流润滑滑动轴承的壁面压力脉动效应,考虑流体油膜中存在逆压力梯度的影响,选用Rozenberg模型和广义Corcos模型表征壁面压力脉动的自功率谱和互功率谱,采用波数域模态叠加法求解滑动轴承紊流壁面压力脉动模型,分析滑动轴承在不同工况参数下壁面压力脉动的激励特性以及结构的响应特性。结果表明：低波数区域紊流脉动压力是轴承结构高频随机振动的主要因素;随着润滑油黏度的降低,高频范围内的轴承模态响应幅值增大,共振峰值附近产生较宽的频带和较高的振幅;随着轴颈转速和径向载荷的升高,紊流压力梯度增大,高频范围内的轴承模态响应幅值也随之增大。     

初始条件与突变载荷对径向滑动轴承瞬态润滑性能的影响

研究在油水两相流体润滑条件下,径向滑动轴承启动阶段液膜压力和液膜厚度等参数的变化规律,分析初始条件对轴承稳态润滑性能的影响,以及突变载荷对轴承润滑的影响。结果表明：启动阶段液膜压力先迅速增大,达到最大值后逐渐减小达到稳态,液膜温度持续增加最终达到平衡,承载瓦块处液膜厚度随着压力的增大而减小,非承载瓦块处间隙增大;不同初始载荷、温度、转速对轴承润滑性能都有显著影响;突变载荷会造成液膜压力的突变,同时对液膜温度、液膜厚度也有影响。     

Static Performance of Finite Hydrodynamic Journal Bearings Lubricated by Magnetic Fluids with Couple Stresses

Based upon the Stokes micro-continuum theory, the problem of lubrication of finite hydrodynamic journal bearing lubricated by magnetic fluids with couple stresses is investigated. By taking into account the couple stresses due to the microstructure additives and the magnetic effects due to the magnetization of the magnetic fluid, modified Reynolds equation is obtained. The effects of couple stresses are studied by defining the couple stress parameter L that can be considered as a measure of the chain length of the additive molecule. The magnetic effects of the magnetic fluid are investigated by the magnetic coefficient γ. Using the finite-difference technique and for different values of couple stress parameter and magnetic coefficient, the Reynolds equation is solved, and pressure distributions are obtained. The bearing static characteristics namely load carrying capacity, attitude angle, friction coefficient, and side leakage flow are determined. The results indicate that the influence of couple stresses and magnetic effects on the bearing characteristics are significantly apparent. It is concluded that fluids with couple stresses are better than Newtonian fluids. The improvement of the bearing characteristics is enhanced if the magnetic effects are present.     

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。     

倾斜轴颈重载轴承润滑性能分析及试验

针对重载及安装导致的轴颈倾斜问题,推导径向滑动轴承油膜厚度方程,建立计入轴颈倾斜的流体润滑模型。以某重载轴承为例分析倾斜轴颈轴承的润滑性能。结果表明,轴颈倾斜会导致油膜压力发生轴向偏布,峰值偏离轴向中分面,且倾角越大偏离越严重;近轴端面油膜厚度远小于远轴端面,倾角较大时两端面油膜厚度差值大于最小油膜厚度值,可能导致轴颈与轴承碰磨甚至烧瓦,因此在轴承设计时必须予以考虑。动平衡机上进行的现场试验验证了理论分析的正确性。     

动载荷下径向轴承的非牛顿介质润滑

为分析动载荷条件下非牛顿介质的流变特性对径向轴承润滑效果的影响，推导了相应的雷诺方程。在方程中用差分粘度和第一正应力差函数表征非牛顿介质的流变特性，用挤压项表示动载荷作用。轴承润滑的数值计算结果表明，差分粘度的变化是影响承载力的主要因素，它取决于非牛顿介质的动态参数和剪切频率范围，使得非牛顿介质润滑的承载力并不总是高于或低于牛顿介质。在动载荷条件下，第一正应力差效应明显增强了油膜压力和承载力，并对轴心轨迹产生影响。     

对称可倾瓦推力轴承的热弹性流体动力润滑

本文对对称可倾瓦推力轴承的热弹性流体动力润滑特性进行了理论分析，考察了温升、轴承零件的弹性变形和热变性，轴承前端的冲击压力、流体的惯性力等四类因素对轴承工作性能的影响。数学模型中的全部方程均用无量纲形式给出，并用数值方法求解，从而得到了给定条件下润滑油膜的压力、形状、温度、速度等的分布规律。