油膜轴承润滑油性能试验研究

利用轧机油膜轴承试验台对新研制的油膜轴承油RS220和RM220进行台架试验,分析试验台运行性能的稳定性,评价不同轧制工况下油膜轴承油的承载性、抗磨性和抗泡性,测量并拟合润滑油黏温曲线。结果表明:试验台运行性能稳定,能够为油膜轴承油的性能测试提供基本保障;2种润滑油的黏温性能和抗泡性能相当,但润滑油RS220的抗磨性能相对较好,且低速中载时的承载性能较优。     

考虑润滑油黏温效应的动压滑动轴承性能分析

滑动轴承的相关研究很多都基于等黏度的情况下,这与轴承的实际工作情况有较大的出入。使用计算流体力学FLUENT通过编写的黏温方程UDF程序进行动压滑动轴承润滑油黏度的计算,并考虑黏温效应对动压滑动轴承性能的影响,比较等黏度与变黏度情况下动压滑动轴承的油膜压力与承载力、油膜的轴向与周向温度分布。结果表明:在考虑黏温效应条件下,轴承的承载力、油膜压力、摩擦力均小于定黏度条件下,这是由于温度升高导致黏度降低,从而减小了油膜静压力和承载力;在轴承轴向方向上,从油膜中心位置向两端部,油膜温度逐渐升高;在轴承圆周方向上,从收敛区到发散区,油膜温度先升高后降低,油膜温度峰值出现在轴承发散区的端部位置。     

推土机变速箱用润滑油黏温特性研究

润滑油黏度的在线监测是实现设备状态监测与故障诊断的重要途径,但在实际工程应用中,润滑油的实时黏度需要根据润滑油的黏温特性换算成国家标准100℃时的黏度。为研究推土机变速箱润滑油15W40 CF-4的黏温特性,对SD22型推土机变速箱润滑油进行跟踪取样,测定新油、寿命中期油和废油在40~100℃时的运动黏度。采用Andrade方程、Walther方程和Vogel方程对试验所得的数据进行回归拟合,分析和比较3种黏温方程的拟合精度。结果表明,用Vogel方程来描述这类润滑油的黏温特性更加准确,为在线监测的实时黏度换算提供依据。     

考虑混合润滑的飞机燃油泵径向滑动轴承静特性分析

针对飞机燃油泵径向滑动轴承润滑油黏度极低、润滑油膜形成难、表面易磨损等问题,通过综合考虑紊流、热效应、质量守恒、温黏效应及混合润滑边界等因素,建立轴承的热流体动力学润滑分析模型,采用有限元方法联立求解雷诺方程、能量方程、接触方程得到轴承的静态特性,研究轴承间隙比、宽径比、转速、载荷、进油温度等对轴承静态润滑性能如油膜厚度和油膜压力的影响规律。结果表明：由于航空煤油动力黏度低,造成轴承的浮起转速高（大于5 500 r/min）,极限承载力低（小于37 N）、油膜厚度过低;降低进油温度、适当减小间隙,增加轴瓦宽度有利于增加油膜厚度,提高轴承可靠性。研究结果对飞机燃油泵径向滑动轴承设计与运行维护具有一定的工程借鉴价值。     

螺杆泵斜-平面固定瓦推力轴承润滑特性分析

为了提升润滑油系统可靠性,避免轴承磨损,采用CFD分析螺杆泵斜-平面固定瓦推力轴承的润滑特性。计算该螺杆泵螺杆轴向力,得到油膜承载力数值范围;采用有限差分法得到油膜压力分布与厚度分布,采用有限体积法仿真分析不同油膜厚度、不同进油温度时轴承的压力场。仿真结果表明：温度通过影响润滑油黏度对轴承压载产生影响,当油膜厚度固定时,进油温度越低,润滑油黏度越大,轴承所受压载越大;当进油温度一定时,油膜厚度降低,则承载能力增加。因此,在低温启动滑油泵时,油膜由薄变厚平衡螺杆轴向力的过程中,轴承压载可能会超过许用压载,从而导致轴承磨损。     

基于正交试验法研究超声波对润滑油降黏效果的影响

为了研究不同参数的超声波对滑动轴承润滑油降黏效果的影响,采用正交试验法分析超声波降低润滑油10W-50黏度的最佳工艺参数方案。结果表明:频率20 kHz,强度为50 W/cm~2的超声波,作用时间为35 min,初始环境温度为25℃时降黏效果最好。超声波作用下油温小于30℃时,其黏度随超声作用时间的增加而迅速降低,降黏效果比较明显。采用Walther黏温方程对超声作用下的润滑油黏温关系进行线性拟合,拟合精度高。超声波降黏的最佳方案应根据动力机械轴承入口温度要求和综合成本决定。     

计入温黏效应的高速径向动压轴承特性分析

以高速径向动压轴承为研究对象,分析温黏效应对油膜静、动态特性的影响;通过联立求解二维雷诺方程、能量方程和温黏方程,得到油膜压力分布、温度分布和黏度分布,进而求出承载力、摩擦力等静特性系数和刚度系数、阻尼系数。计算结果表明,油膜温度由入口处沿周向上升,在破裂边前达到最大,温度沿轴向变化不大;计入温黏效应,油膜偏位角增大,承载力、摩擦力和侧泄量均减小,且随着转速升高和偏心率增大,变化趋势愈加明显;计入温黏效应,油膜动特性系数明显减小,且转速越高、偏心率越大影响越显著。     

考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能分析

在低速重载条件下,温度升高导致的润滑油黏度下降以及局部压力过低产生的油膜空穴,严重影响到油膜压力与承载力等润滑性能。为探究考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能,通过编写黏-温方程的UDF程序,建立滑动轴承的Fluent有限元模型,考虑Mixture多相流模型的空穴效应,系统计算轴承油膜在不同工况下的润滑性能,分析对比偏心率、轴系转速以及黏-温效应的影响作用。结果表明：考虑黏-温效应条件下的油膜最大压力、最大温度、承载力以及空穴区域气穴最大体积分数均小于黏度恒定的情况,轴系转速和偏心率的增大会导致空穴区域最大体积分数的增加。     

润滑油水侵对动压可倾瓦推力轴承润滑性能的影响*

针对核主泵、船用轴系等特定工况下推力轴承润滑油的进水问题,以46润滑油和68润滑油为例研究润滑油水侵对推力轴承润滑性能的影响。通过黏度测试获得润滑油中水分质量分数为0、0.5%、1.0%时的运动黏度,采用黏温曲线对润滑油含水前后的动力黏度进行表征。将润滑油的黏温关系代入推力轴承的润滑计算当中,获得不同含水量下轴承的最小油膜厚度、温升、流量及功耗等静态特性参数,并分析含水量对推力轴承起飞转速的影响。研究结果表明：润滑油含水后对最小油膜厚度和功耗影响较大,对温升和流量影响较小;随着润滑油含水量的增加最小油膜厚度和功耗均降低,而温升增大,流量减小;使用2种润滑油在不含水和水分质量分数为0.5%时的起飞转速都在50 r/min以下,水分质量分数为1.0%时起飞转速都在50 r/min以上,表明随着含水量的增加起飞转速增大。     

基于FLUENT的径向滑动轴承紊流润滑特性研究*

为研究计入黏温效应的径向滑动轴承紊流润滑特性,以某汽轮发电机径向滑动轴承为研究对象,基于FLUENT两相流模型建立计入黏温效应的高速、大功率、重载滑动轴承紊流润滑状态下的仿真分析模型;采用Creo软件建立三维油膜模型并导入ICEM软件划分结构化网格,通过编写的黏温方程UDF程序来定义润滑油黏度属性;基于建立的FULENT模型研究定黏度与变黏度条件下偏心率和雷诺数对轴承紊流润滑特性的影响,并将仿真结果与广泛应用的Ng-Pan紊流润滑理论结果进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明：考虑黏温效应后,轴承最大油膜压力、最大油膜温度显著降低,承载力、摩擦力有所减小,而摩擦因数、端泄流量有所增加。     

高低温仪表轴承润滑油黏温特性的研究

利用高温和低温运动黏度测定仪分别对特3、特4和4122这3种高低温仪表轴承润滑油进行了高、低温环境下的黏度测量,绘制了黏温曲线图,对比分析了几种润滑油的黏温特性.基于试验数据,确定了润滑油的黏温模型.结果表明:特3和特4油的黏温性能优于4122油,Vogel模型计算精度高于Walther模型.     

挤压油膜阻尼器滑油黏度—转子风车碰摩特性分析

基于达朗贝尔原理建立了考虑非线性油膜力、碰摩力等作用的双盘—滚动轴承转子系统碰摩动力学运动方程,采用四阶Runge-Kutta法对方程求解。结合时域波形图、频谱图、轴心轨迹图及庞加莱截面图等分析了挤压油膜阻尼器滑油黏度对转子风车定点碰摩动力学特性的影响;拟合求解结果得到风车状态下滑油黏度—稳态运动边界曲线。结果表明:滑油黏度在一定范围内可以有效抑制碰摩响应;滑油黏度较大时,挤压油膜阻尼器对涡轮盘的减振作用失效;滑油黏度—稳态运动边界曲线将系统运动状态分为非稳态区和稳态区,且稳态区在滑油工作黏度范围内随之增大而增大。     

变截面密封圈温度场及密封性能分析

为研究不同工况下变截面密封圈密封特性及润滑油膜温度场与黏温特性的关系，根据变截面密封圈密封机制，建立润滑油膜三维数值计算模型，考虑黏温特性和流体内摩擦效应，采用FLUENT和MATLAB软件，研究变截面密封圈润滑油膜在实际工况下的密封特性以及温度特性。结果表明：考虑黏温特性和在定黏度2种情况下所得结果差距明显，表明黏温特性对密封特性的影响不可忽略；油膜最高温度区域均处于外界环境侧，并随工况的改变而移动；油膜最高温度值随转速增加而升高，随密封压力增加而降低，但转速的影响大于其他工况参数；随润滑油温度升高，考虑黏温特性时油膜最高温度值随之增加，而定黏度时呈先减后增的趋势；泄漏量均随转速、密封压力和润滑油温度的增加而增大，但密封压力的影响最大。     

基于Mixture模型的螺旋油楔动静压轴承数值模拟

以轴承流体域为研究对象,建立螺旋油楔动静压滑动轴承三维CFD(计算流体力学)计算模型。在计入润滑介质温黏效应的情况下,采用Mixture模型对新型轴承进行了汽液两相流的数值计算,计算得出了不同油腔螺旋角下轴承油膜的压力、温度及汽相油体积分数的分布情况,并分析了螺旋角与偏心率对轴承承载力、平均温升及汽相比例的影响规律。     

润滑油黏温特性实验研究

工业润滑油的黏性是保证润滑性能,传热性能、承载特性等机械性能的核心要素,其受温度影响较大。通过实验测试不同牌号和类型润滑油的黏度随温度变化的关系,分析黏度随温度变化的特点,研究不同类型的黏温关联式的数据处理方法、误差及适用范围。结果表明,润滑油黏度随温度升高而下降,变化趋势为类指数函数;采用单对数算法不能完全消除指数趋势,拟合误差较大;采用双对数算法的Mac Coull-Wright公式拟合精度最高,适用范围广;而采用三次对数算法未能提高拟合精度,并且其计算复杂,在黏度较低情况下会导致数据超出定义域,适用范围受到限制。     

风电机组主轴用双列圆锥滚子轴承的热分析

在赫兹接触理论的基础上，选取某型风电机组主轴用双列圆锥滚子轴承为对象，采用局部法计算了各部分的生热量，并通过有限元进行稳态热仿真，得到轴承的生热计算模型和三维温度场分布，分析了转速、润滑脂黏度以及黏温效应对轴承温升的影响。结果表明：轴承的温度场呈对称分布，轴承温度与转速、润滑脂黏度呈正相关，温升趋势明显，其中转速对轴承温升的影响最明显，润滑脂的黏温效应会对轴承各部分生热量产生不同的影响。     

装备液压油在线黏度监测技术

针对装备液压油液现场检测与实验室离线检测存在的问题,运用YFV-2型黏度在线监测传感器,设计了检测油腔,构建了装备液压油黏度在线监测系统,减少了系统的管路安装与干涉。离线和在线检测了装备液压系统常用工作温度20~100 ℃下的10号航空液压油黏度,验证了在线监测系统的可靠性和精确性,拟合了10号航空液压油的黏温特性。以装备车辆转向液压系统为研究对象,0~20000 km正常行驶的8种转向液压油为测试样本,制定了液压油黏度的报警阈值曲线和异常阈值曲线,在实验室模拟了黏度变化,验证了监测的可行性。     

考虑紊流效应和温黏关系的滑动轴承故障分析

为了研究气轮发电机组滑动轴承发生的轴瓦破裂、碰磨故障的原因,从考虑轴承润滑问题的紊流效应和温黏关系出发,采用有限元法求解了广义Reynolds方程、能量方程和热传导方程,得到额定负载下的油膜压力、温度和厚度分布,从而解释了所研究轴承的故障现象,即轴瓦破裂位置出现在最小油膜厚度位置的下游。     

考虑弹性变形和黏压黏温效应的推力滑动轴承润滑性能有限元分析

应用COMSOL Multiphysics对考虑弹性变形和黏压黏温效应的推力滑动轴承建立有限元模型,并进行数值仿真模拟。结果表明:初始入油温度的增大使润滑油黏度迅速下降,但对油膜压力影响很小;载荷的增大使油膜压力增大明显,油膜压力峰值向出口区移动,在轴瓦上产生较大变形;转动速度的增大使油膜厚度增加,有利于产生流体动压,但摩擦功率损失很大;存在使油膜压力峰值最小,且压力分布均匀的最佳倾斜角。     

考虑黏温黏压及弹性变形的球面轴承力学性能分析

为了选取合适材料的球面轴承,利用有限元多物理场耦合仿真平台对多自由度永磁电机球面轴承进行有限元位移、应力应变及剪切应力等弹性变形分析,使其更具有实际意义。选取尼龙、橡胶、塑料等3种不同弹性模量、泊松系数的轴承材料,探讨3种材料对球面轴承力学性能的影响规律。使用最优良的材料,并研究考虑黏温黏压下的不同黏度以及不同偏心率、转速对球面轴承力学性能的影响。结果表明:优选塑料为球面轴承的定子壳材料;润滑油黏度随着温度的升高而降低,油膜压力及厚度也降低;偏心率及转速的增大,使得球面轴承位移、应力应变及剪切应力也增大。