基于STM32的谐振式油品检测系统设计

为了克服传统发动机润滑油检测设备存在实时性差、体积庞大且价格昂贵等缺点,系统设计了一种基于STM32的谐振式油品检测系统。该系统以STM32为控制核心,利用石英晶体的压电特性和阻抗特性,采用石英音叉油液传感器来采集待测润滑油的黏度和密度。通过阻抗转换器采集石英音叉传感器发生谐振时的阻抗值,利用大数据分析润滑油黏度和密度与采集到的阻抗的关系,最终计算得出润滑油的黏度和密度。实际测试结果表明,在0～0.016 Pa·s黏度范围内,系统测量误差小于7%;在820～950 kg/m~3密度范围内,系统的测量误差误差小于8%。     

水污染对径向滑动轴承热弹流润滑的影响

研究润滑油水污染对水轮机滑动轴承弹流润滑的影响。通过实验确定油水混合物的黏度、水的质量分数以及温度三者间的关系;研究在不同含水量油水混合液润滑下滑动轴承的润滑性能,分析滑动轴承从初始状态到达稳定状态过程中轴心轨迹的变化规律,以及轴承到达平衡位置时各润滑特性参数的分布,包括液膜流体压力、最大液膜压力、液膜厚度、最小液膜厚度、液膜温度等。结果表明,随着含水量的增加,油水混合物的黏度增加,且变化明显,而润滑油的密度、比热容以及导热系数虽增大,但变化并不大;各种因素综合影响的结果,使得轴承液膜承载能力增强,液膜厚度和温度增加,最小液膜厚度增大,最大液膜压力下降。     

饱和线上R22热力性质及传输特性的快速计算模型

在马丁侯系列方程的基础上提出R22在饱和线上热物理性质统一的显式计算模型,并且达到已知饱和线上13个热物理参数(温度,压力,比体积,密度,焓,熵,定压比热容,定容比热容,动力粘度,运动粘度,热导,音速,表面张力)的任意一个,即可求得其它所有参数。该模型为显式形式,不存在迭代,既可以保证计算模型的高速性和稳定性,又可以达到较满意的精度;同时所有热物性的计算模型的形式统一性也便于系统编程和仿真调用。以REFPROP7的数据作为数据源,对制冷剂R22的热物性在饱和线上(从三相点到临界点)进行了拟合,并将该快速计算模型与REFPROP7数据源进行对比。对比结果表明,所有快速计算模型的总平均偏差小于0.07%,最大偏差小于18.00%;速度比REF-PROP7的计算速度提高了2~3个数量级。     

R410A-油混合物在7mm C形光管内蒸发换热特性及关联式

对R410A-润滑油混合物在7 mm C形水平光管内流动沸腾的换热特性进行试验研究和分析,并基于混合物性开发出7 mm C形水平光管内流动沸腾的换热预测关联式.试验工况为:质流密度200 kg·m-2·s-1、300kg·m-2·s-1、400·kg·m-2·S-1;蒸发温度5℃;测试段干度范围为0.3～0.8;润滑油浓度范围为1%～5%.润滑油的存在引起换热增强,最大增强换热达30.1%.而随着干度及质流密度的增加,润滑油对换热的增强作用减弱.基于混合物性开发的新关联式预测值与90%以上的试验数据的偏差都在士15%以内,平均偏差5.1%,最大偏差为21.9%.     

基于变深环境模型的油液黏度特性变化规律研究

针对变深环境下油液黏度随温度、压力等环境参数的改变而变化的问题,建立变深下以环境压力、海水温度为环境特征参数的变深环境模型。采用"模态方程"推导油液黏度变化规律模型,通过对ISO VG 32与ISO VG 46理论结果进行误差分析,得到其最大误差分别为6.9%、8.4%,验证了该模型的合理有效性。基于上述模型提出以水深为自变量的油液黏度理论分析模型,揭示出随下潜深度的增加油液黏度依次呈快速增加、过渡调整、稳定增加的三段式动态变化规律。变深环境下油液黏度特性变化规律为水下液压介质的择选及变深液压设备的性能分析奠定了理论基础。     

基于弹流润滑模型的润滑油黏度确定方法

以弹性流体动力润滑理论为基础,通过建立润滑分析模型计算润滑油黏度,提出一套科学合理又便于实际应用的润滑油黏度选油的确定方法。首先基于不同温度下的高/低剪切率流变实验,提出综合考虑温度、剪切速率影响的润滑油黏度计算公式;然后建立粗糙表面热弹流润滑分析模型,并通过光弹流膜厚测量实验和摩擦因数实验验证模型的合理性;最后以膜厚比为判据,以润滑分析计算为基础,确定了摩擦副形成有效润滑油膜所需的润滑油黏度。该方法以润滑理论计算为依据,综合考虑温度、压力、剪切速率的影响,对典型零部件的润滑设计中的润滑油选取具有指导意义。     

单相及两相水润滑介质的物性参数获取

核主泵轴承水介质在高温下受热出现两相现象,气液两相对核主泵轴承性能有一定的影响,有必要对单相及两相下水介质物性参数进行研究。研究核主泵轴承工况的水介质物性情况,获取水介质在单相及两相的物性参数。研究结果表明:单相(液相或气相)水介质在一定的压力和温度下,可建立单相水介质密度和黏度随压力和温度的关系或直接查表获得物性参数(密度、黏度);两相水介质物性参数的确定可以采用两相均质混合模型方法进行计算,从液态变成全气态的水介质黏度和密度连续下降至全液态时的1/6。     

计及润滑流体热效应的高速静压滑动轴承性能分析

为了研究高转速下润滑流体特性对静压滑动轴承润滑性能的影响,通过考虑热效应下润滑流体的黏度、密度和比热容来对轴承性能进行分析,提出了一种结合自定义函数程序来引入润滑流体热效应关系求解纳维-斯托克斯(NS)方程的方法。以某高速滑动轴承为例,计算分析了润滑流体各个因素对轴承性能的影响,最后与不计及润滑流体特性的情况进行了对比。计算结果表明,计及润滑流体热效应的油膜特性分布,随着温度分布的不同而有显著的变化;黏度对轴承性能参数起关键性的作用,但是在考虑热效应下,密度对最大油膜压力有一定的降低作用,而比热容对最大油膜温度和轴颈摩擦功耗的影响较大,综合考虑才更符合实际工况。计算结果对研究热效应下油腔结构对流体特性的影响以及润滑油的选择等有指导意义。     

计入变密度和变比热容的倾斜轴颈粗糙表面轴承润滑性能分析

计入变密度、变比热容以及轴颈倾斜等因素,对滑动轴承的热弹性流体动力润滑性能进行研究,深入分析变密度和变比热容对粗糙表面倾斜轴颈轴承热弹性流体动力润滑性能的影响。计算中,基于平均流量模型的广义Reynolds方程进行轴承的润滑分析,采用能量方程和热传导方程计算润滑油的温度场。结果表明,偏心率较大时,变密度和变比热容效应对轴颈倾斜轴承的承载力和最大油膜压力有较明显影响;计入变密度时,轴承最高油膜温度增加,摩擦功耗减小;计入变比热容时,轴承最高油膜温度减小,摩擦功耗增加;转速越高,变密度和变比热容对浮环轴承润滑性能的影响越显著;同时计入变比热容和变密度的轴承润滑参数与仅计入变比热容或仅计入变密度的润滑参数均有明显不同;间隙越小,变密度和变比热容对轴承润滑性能的影响越显著;为准确预测轴承的润滑性能,需同时考虑密度变化和比热容变化的影响。     

固体吸附制冷吸附床数值分析及强化传热技术

建立了固体吸附制冷吸附床的物理模型和数学模型,通过数值分析得到床层温度分布及其各点温度随时间的变化情况,并分析吸附剂的物性参数、换热流体流速、温度和床层初始温度参数变化对床层温度分布的影响.结果表明,吸附剂的物性参数对床层温度分布影响显著;换热流体流速、温度和床层初始温度对床层温度影响不大,但影响换热效率和传热速率.在径向上床层温度存在着较大的温度梯度,但在轴向上温度分布比较均匀.在吸附剂的物性参数中,导热系数影响最大,其次是密度和比热容.因此为了提高传热效率,应增大吸附剂的导热系数,选取具有较小密度和比热容的吸附剂.     

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热润滑性能分析

考虑变黏度、密度的情况,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承的数学模型,用有限差分法求解其热流体动力润滑(THD)模型,分别计算12块瓦可倾瓦径向滑动轴承的最小油膜、压力分布和三维温度场分布,分析不同载荷、不同转速、不同润滑油黏度等对轴承各瓦的热润滑性能影响。结果显示,建立的模型及其计算程序能计算分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑问题。润滑油黏度和转子转速对多瓦可倾瓦径向滑动轴承的热润滑性能有较大的影响;瓦块绕支点的倾斜以及瓦块所处的角度位置会影响部分瓦块的热润滑性能,出现与普通圆形径向滑动轴承不一致的润滑性能变化。     

过热区R22热力性质及传输特性的快速计算模型

提出了R22在过热区热物理性质统一的显式计算模型,该模型为显式形式,不存在迭代,既可以保证计算模型的高速性和稳定性,又可以达到较满意的精度;同时所有热物性的计算模型形式统一性也便于系统编程和仿真调用.以REFPROP7的数据作为数据源,对制冷剂R22的热物性在过热区(饱和线上温度165.4～369.3K,过热温度150K)的数据范围内进行了拟合;并将该快速计算模型与REFPROP7数据源进行对比.对比结果表明,所有快速计算模型的总平均偏差小于0.0769%,最大偏差小于2.087%;速度比REFPROP7的计算速度提高了2～4个数量级.     

一种离子液体的热弹流润滑数值模拟

离子液体因微观结构与普通润滑油不同,使其具有较低的黏压系数。采用光干涉油膜测量技术标定一种离子液体的黏压系数,并通过等温数值计算验证其可靠性。使用标定的黏压系数,对该离子液体进行膜厚、温升、摩擦因数和接触区中心黏度等热弹流润滑数值计算,并与具有相同黏度的普通润滑油的算例进行比较。计算结果显示,离子液体与同黏度润滑油相比具有突出的摩擦学性能,体现在离子液体在较宽速度和滑滚比范围内有非常低的温升和摩擦因数,而膜厚仍保持在同黏度润滑油的40%以上。离子液体的这种热弹流特性主要归因于其较低的黏压系数。     

三叉杆滑移式万向联轴器油膜刚度的分析

基于等温线接触弹流润滑理论,在考虑表面粗糙度的同时,建立三叉杆滑移式万向联轴器的油膜刚度计算模型,分析载荷、润滑油卷吸速度及黏度、表面粗糙度波长及幅值对润滑油膜刚度的影响。结果表明：润滑油膜刚度随着载荷及黏度的增大而增大,随着卷吸速度的增大而减小;相比较于载荷和卷吸速度,黏度对油膜刚度的影响相对较小。在远离接触区中心位置,油膜刚度变换幅度较小,在中心位置附近变换幅度最大。随着表面粗糙度波长与幅值的增大,油膜刚度呈非线性变化,且油膜刚度的振荡频率及幅度变小,油膜刚度的最大峰值靠近接触区中心。     

流体动压条件下润滑油膜黏度的测量方法

流体动压润滑理论表明,流体动压润滑油膜的厚度对润滑油的黏度有很强的依赖关系。通过实验室自主开发的面接触润滑油膜测量仪(FST II)实测了润滑油黏度与流体动压润滑油膜厚度的对应关系,对于某一固定的速度和载荷获得了润滑油黏度和油膜厚度的关系式。利用这一关系式,可以获得未知的润滑油黏度。同时,还研究了载荷和速度对润滑油黏度和油膜厚度之间的函数关系。结果表明,动压条件下,膜厚值与黏度值在双对数坐标系下存在线性关系,计算所得黏度值与标定黏度值误差小于5%,从而证明了本文利用面接触试验台通过测量膜厚获取润滑油黏度这一方法具有可行性与有效性。     

低黏度机油对发动机性能的影响

车用发动机通过使用低黏度的润滑油,可获得更大的动力性和经济性。以某1.5 L 4缸自然吸气发动机为例,研究采用较低黏度的SM-5W20代替原使用的SM 5W30对发动机性能的影响。采用Flowmaster软件建立发动机润滑系统模型,分析润滑油黏度对发动机润滑系统润滑油压力、流量和润滑油泵功耗的影响,分析表明,采用较低黏度的SM 5W20代替SM 5W30,润滑系统的流量增大了0.83%~6.72%,润滑油压力降低1.45%~5.98%,润滑油泵功耗降低了1.4%~6.58%。通过发动机台架试验,研究黏度对发动机摩擦功、功率、扭矩及油耗的影响,结果表明,使用SM-5W20比使用SM-5W30的发动机摩擦功低,在中低速下的燃油经济性提升。     

电动汽车用减速器传动效率影响因素研究

减速器传动效率是影响整个传动系统效率的主要因素,建立减速器传动效率模型,并对其影响因素进行分析,对于提升电动汽车用减速器传动效率意义重大。针对电动汽车用减速器的特点,分析了齿轮啮合损失、轴承损失、搅油风阻损失和油封损失4种因素对传动效率的影响,建立了传动效率计算模型,开展了润滑油、转速及转矩对电动汽车用单挡二级减速器传动效率影响的理论研究;搭建高速三轴综合性能检测台架,开展了模型精度及传动效率影响因素的正交试验研究。结果表明,所建模型的仿真结果最大相对误差为-0.59%,优于ISO/TR 14179—1:2001的-1.75%;随着转速增加,传动效率逐渐降低,对传动效率的影响程度最大;随着转矩增大,传动效率逐渐提升;润滑油温度越低,传动效率越低;润滑油牌号对传动效率影响不明显,润滑油黏度越小,传动效率越高,对传动效率的影响程度最小。     

不同润滑油黏度下风机齿轮箱轴承磨损特性分析

建立了风机齿轮箱轴承动力学模型,基于弹性流体动力润滑理论和Hertz接触理论优化求解接触半宽,并建立考虑油膜润滑的滚动轴承磨损数值仿真模型以得到轴承磨损量。以1.5 MW风机齿轮箱轴承NCF2968为例,计算40℃下轴承润滑油运动黏度分别为320,460,680 mm~2/s时轴承各零件的磨损量,得出其中最适合轴承运行的润滑油黏度为460 mm~2/s。并对优化前后的轴承磨损数值仿真模型进行求解,优化后的模型更符合实际工况。     

采用低黏度润滑油对发动机性能的影响

车用发动机通过使用低黏度的润滑油,可获得更大的动力性和经济性。以某1.5 L 4缸自然吸气发动机为例,研究采用较低黏度的SM 5W20代替原使用的SM 5W30对发动机性能的影响。采用Flowmaster软件建立发动机润滑系统模型,分析润滑油黏度对发动机润滑系统润滑油压力、流量和润滑油泵功耗的影响,分析表明,采用较低黏度的SM 5W20代替SM 5W30,润滑系统的流量增大了0.83%~6.72%,润滑油压力降低1.45%~5.98%,润滑油泵功耗降低了1.4%~6.58%。通过发动机台架试验,研究黏度对发动机摩擦功、功率、扭矩及油耗的影响,结果表明,使用SM 5W20比使用SM 5W30的发动机摩擦功低,在中低速下的燃油经济性提升。     

与工质互溶性较差的润滑油对制冷系统 影响的研究综述

天然工质R290是现今备受关注的房间空调器替代工质之一,但其润滑油的选择尚未统一。应用于R22的矿物油与R290有良好的互溶性,但选用矿物油作为R290压缩机润滑油时,油池中溶解的制冷剂过多,导致润滑油工作黏度不足,并增加系统所需充注量,因此需要更大的粘度等级。PAG合成油与R290部分互溶,其互溶程度可以通过改变PAG的分子结构调整。目前,部分R290房间空调器选用了互溶性较差的PAG油。本文针对R290房间空调器的润滑油选择问题,对以往工质替代过程(HFC替代R12、R22,R32替代R410A)中有关制冷剂/润滑油较差的互溶性对空调器性能影响的研究进行了综述,并对R290系统应用互溶性较差的润滑油进行了评价。