面接触油膜润滑测量系统

介绍了一种能够实现面接触油膜润滑测量的试验系统,该系统以静止的刚性滑块和旋转的透明玻璃盘组成润滑副。滑块的定位采用柔性并联机构,可进行面接触倾角的微小调节。油膜厚度测量采用多光束干涉技术。照明采用激光外部同轴照明,可有效扩大图像视场和膜厚的测量范围。利用该系统测量了恒倾角面接触薄膜润滑的膜厚特性和摩擦力特性,结果与已有理论有较好的一致性。     

面接触条件下润滑脂流体动压润滑膜的厚度测量

使用面接触润滑油膜测量仪对锂基润滑脂形成的流体动压润滑膜进行研究。结果表明,由于润滑脂离开接触区后较弱的回填能力及剪切稀化,其润滑膜表现出较为复杂的特性;面接触条件下,初始的脂润滑膜厚随运行时间增加迅速降低,后达到相对稳定值且接触副处于乏油状态,该稳定值与初始供脂量关系不大;在双对数坐标下,润滑脂的膜厚与速度关系为一直线,速度指数小于基础油;脂润滑膜厚度随载荷的增加先减小,然后趋于稳定;甘油作为添加剂对润滑脂的流体动压润滑膜无明显影响。     

定倾面接触润滑薄膜测量系统

根据面接触润滑理论研究的需要,对原有定倾角微型滑块面接触润滑薄膜测量系统进行改进与完善,设计了定倾面接触润滑薄膜测量系统。该系统在保证滑块相对于玻璃盘可调至所需倾角的前提下,为滑块增加了一个旋转的自由度,从而实现定倾角下面接触润滑油膜膜厚及摩擦力的同时测量;系统采用激光光源和外部同轴照明设备,保证了在膜厚达到微米级时依然可以获得清晰均匀的干涉图像;为系统编制伺服电机控制软件来控制电机启动和停机阶段的加速度,从而获得更规则的光强曲线,并且避免了电机启停过快导致的干涉级次的丢失。阐述了试验机系统所应用的多光束干涉法的基本原理,并对油膜厚度测量的方法进行了简述。分析了油膜膜厚和摩擦力测量的分辨率。实验研究了油膜膜厚及摩擦力随滑动速度的变化规律并与理论值进行了对比,验证了系统的稳定性。最后利用该系统测量了定倾角面接触薄膜润滑的承载特性,并同已有的理论进行了对比,对其中的差别进行了分析。     

表面微观形貌对动压油膜厚度的影响

采用实验与数值模拟相结合的方法,研究试件表面微观形貌对流体动压油膜厚度的影响。借助专门搭建的转子试验台,采用经过电化学光整加工的试件与普通磨削试件进行对比实验,利用光纤位移传感器测量两者在滑动轴承系统中形成的动压油膜厚度;利用流体动力学求解工具Fluent对两试件形成的承载压力进行模拟并对数据进行相关分析。结果表明:经电化学光整加工在试件表面塑造出的随机分布的\"圆弧\"状凸起的微观形貌,可形成厚度更高的动压油膜;大量随机分布的\"圆弧\"状微造型结构可产生更大的承载压力;油膜厚度最大位置与最小位置不受转速影响。     

正弦波粗糙度对织构表面动压润滑的影响

为研究动压润滑状态下粗糙度对织构的影响,建立正弦波粗糙度对织构化表面影响的动压润滑理论模型,并采用有限差分法对模型进行求解,分析正弦波粗糙度幅值、波长和分布方式对织构滑移表面油膜压力分布、承载力和摩擦因数的影响。数值计算结果表明:垂直分布粗糙度对表面综合性能的提高优于平行分布粗糙度,有利于提高表面的承载能力及降低摩擦因数;粗糙度波长及幅值对动压性能的影响则与织构深度和粗糙度的分布方式有很大关系。     

三角形截面短凹槽织构化表面动压润滑理论研究

为研究短凹槽的润滑减摩机制,通过建立具有三角形截面短凹槽织构化平行滑块润滑理论模型,利用多重网格法求解润滑油膜压力分布,分析三角形截面短凹槽织构几何参数的变化对摩擦副表面的流体动压性能的影响规律。研究结果表明:短凹槽织构的长度对流体动压承载能力几乎没有影响;在特定的工况条件下,流体动压润滑效应随着凹槽宽度、深度与横向间距的增加而先增大后减小,分别存在最佳凹槽宽度、深度与横向间距使得流体动压润滑效应达到最大;流体动压润滑效应随着短凹槽织构纵向间距的减小而增大。     

混合润滑下考虑表面形貌的齿面摩擦与接触特性

齿轮传动系统在各种装备中有着广泛的应用,其性能的改善有着重要的价值。而齿轮接触界面的摩擦磨损情况与接触刚度特性对齿轮传动系统的整体性能有重要的影响。由于加工齿轮方法的不同,真实齿面具有不同的表面形貌,在考虑润滑的情况下这些齿轮的摩擦磨损和接触刚度也会不同。首先通过傅里叶变换和JOHNSON变换模拟生成不同加工方法得到的齿轮表面,然后采用三维线接触混合弹流润滑模型,求解得到膜厚与压力的分布,在此基础上计算摩擦因数并采用Archard模型计算磨损量,同时计算齿轮啮合过程中的接触刚度变化。得到三种典型加工形貌齿面的摩擦磨损与接触刚度在齿轮啮合过程中的变化情况。通过对比,确定了剃齿加工的齿面有更好的摩擦磨损特性和接触特性。在此基础上,对剃齿加工表面形貌齿面在不同速度和载荷下的摩擦学特性和接触特性进行了讨论。     

微液滴面接触润滑研究

利用面接触润滑油膜测量系统进行微量液滴润滑性能的研究。试验中以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘构成润滑副,对不同黏度的润滑油分别进行微液滴以及玻璃盘全部铺满情况下的油膜厚度测量。试验结果表明:微量润滑液滴会沿滑块的运动轨迹铺展在玻璃盘上,形成持续的润滑,表明微量的润滑介质液滴可以提供充分润滑;油膜厚度开始会随速度的增加而增加,到达一定速度后油膜厚度会保持不变;干涉图说明微量润滑下,接触区并不是完全由润滑膜承载,会有一些油气混合物承载。     

气体动压润滑轴承材料的表面改性处理

首先论述了气体动压润滑轴承（以下简称气动轴承）摩擦副材料表面改性处理的选择原则，然后在此基础上提出了多种适用于气体动压润滑轴承材料的表面改性处理方法。     

线接触流体动压润滑的定解条件

对线接触流体动压润滑进行一些研究,提出线接触流体动压润滑的定解条件。     

行星齿轮变速传动的弹流润滑研究

基于弹性流体动力润滑理论,针对行星齿轮变速器内齿轮主动和太阳轮主动的2种工况,分别求出行星齿轮与太阳轮啮合以及与内齿轮啮合时,沿啮合线在啮合点的最小油膜厚度。结果表明:齿轮在节点啮合的润滑情况可以体现齿轮的润滑状况;太阳轮主动的工况,行星轮与内齿轮啮合的润滑条件最差;提高润滑油的黏度可以增加齿轮润滑油膜厚度;增加齿轮压力角的方法提高齿轮油膜厚度的效果明显;提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。     

基于声发射技术的点接触润滑状态研究

为研究点接触在部分弹流润滑条件下的润滑状态,使用球盘式摩擦磨损试验机进行试验,利用声发射技术监测不同工况下的润滑状态,并分析在不同工况下声发射信号特征参数的变化规律。结果表明:声发射信号特征参数计数、能量、信号强度对润滑状态的改变非常敏感,都随滑动速度的增加而减小,随载荷的增加而增加且在变化规律上几乎一致;利用声发射技术能够表征边界润滑向部分弹流润滑的过渡状态。     

倾斜微孔表面气体润滑动压特性实验研究

以倾斜椭圆微孔表面为研究对象,开展了微孔排布方式对倾斜微孔气体润滑动压特性的实验研究。实验中对部分开孔、全开孔以及双列开孔3种典型分布形式倾斜微孔表面的气膜厚度和摩擦扭矩进行了测量,结果表明:倾斜微孔表面可保证摩擦配副表面迅速打开;在相同孔型几何参数条件下,微孔的排布方式对倾斜微孔表面的动压性能影响明显,部分开孔表面优于全开孔表面,而双列开孔表面的动压效果最好;转速越高,倾斜微孔结构的导向作用越明显,动压效应越强,气体润滑成膜能力越好。实验结果与理论分析一致,为多孔端面结构设计提供了实验依据。     

表面粗糙对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响

假设运动表面为光滑表面,静止表面上有一个垂直于卷吸速度方向的横向划痕,采用Ree-Eying本构关系求解表面单一粗糙对纯滑动点接触热薄膜润滑的影响,分析处于接触区中心的表面划痕在不同的乏油程度下对油膜压力、膜厚及温度的影响。结果表明:在乏油条件下,处于静止表面上接触中心的横向划痕前后的压力和温度都有尖锐的升高,且这种升高幅度随乏油程度的严重而增加;在乏油条件下,表面粗糙的存在更不利于润滑,易于造成润滑失效。     

ISG型混合动力系统滑动轴承液体动力润滑性能探讨

建立了包括滑动轴承、机电耦合轴和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统轴承液体动力润滑性能进行分析,分别计算了一个工作周期内不同混合动力工况和不同电机功率情况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.计算结果的分析表明,混合动力工况改变和电机功率的增大不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.     

内啮合齿轮传动的弹流润滑

基于弹性流体动力润滑理论,建立了内啮合齿轮传动的弹流润滑模型。针对行星齿轮变速传动的两种工况,求出内齿轮和行星齿轮内啮合时各个啮合点的最小油膜厚度,绘出沿啮合线的弹流油膜厚度分布图。经过对膜厚图的分析得知,在行星轮和内齿轮啮合的节点靠近行星轮齿根处是油膜厚度的最薄弱处,且变速传动时,低速传动的内啮合工况润滑状态较差;经计算对比得出提高润滑油的粘度,可以增大润滑油膜的厚度;增大压力角提高油膜厚度的效果明显。提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。     

收敛楔形间隙在杆管中形成动压润滑油膜的研究

为减少抽油杆与油管之间的偏磨,建立了收敛楔形间隙在杆管间的液体动压润滑数学模型,依据雷诺方程导出了油膜压力的计算公式,分析了影响油膜力大小的因素.结果表明:在收敛楔形间隙某一高度处,油膜压力沿圆周方向的分布是在间隙最小处油膜压力最大,在间隙最大处油膜压力最小;收敛楔形间隙在某一偏角处,沿轴向方向,随轴向高度的增大,油膜压力逐渐增大,增大到一定数值,油膜压力又逐渐减小.     

考虑颗粒分布影响的液-固二相流体润滑研究

对多颗粒分布的液-固二相流体润滑进行了研究。对有颗粒存在时的润滑区域进行划分,建立了多颗粒状态下的雷诺方程,引进颗粒的速度、大小、位置,颗粒间的距离等参数,在给定油膜承载力的情况下运用有限元法对有限长滑块进行了数值求解。结果表明:颗粒的存在使颗粒附近的压力分布有了明显的变化;油膜承载力越大,颗粒对压力分布、最小油膜厚度的影响越明显;颗粒处于运动状态或静止状态对压力分布和最小油膜厚度的影响趋势是一致的,但运动颗粒的影响程度较小些;颗粒间的距离、颗粒半径、颗粒数目对压力分布也有比较大的影响。     

液体动压径向滑动轴承供油压力对动静特性的影响

研究了供油压力对液体动压径向滑动轴承动静特性的影响。运用有限差分法和适当的边界条件，计算得出有无供油压力情况下，轴承的动静特性参数，并对计算结果进行分析比较。结果表明：供油压力是分析液体动压径向滑动轴承动静特性的一个不可忽略的因素。     

基于时变模型的齿轮啮合过程润滑状态研究

基于Dowson提出的最小油膜厚度方程,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立齿轮啮合过程润滑状态的实时仿真系统。分析了齿轮啮合过程最小油膜厚度的时域变化情况,研究了齿轮润滑状态随转速、输入扭矩的变化关系,计算结果表明:随着啮合点向主动齿轮齿顶移动,其最小油膜厚度逐渐增大;齿轮点蚀经常发生在节圆附近。对节圆处的润滑状态进行了研究,发现随着输入转速的增加,轮齿节圆处的最小油膜厚度逐渐增加;随着输入扭矩的增加,轮齿节圆处的最小油膜厚度减小。