摩擦副表面沟槽型织构润滑性能的数值仿真

从目前的研究来看,织构的深度和载荷对油膜的润滑性能具有显著的影响,然而,在载荷变化的情况下,润滑膜的最小膜厚和黏性阻力是一个动态变化的过程。因此不同载荷下,最佳织构深度的选取还需系统地进行分析。通过建立沟槽型织构流体润滑模型,分析了织构的深度以及承载力对摩擦副的油膜厚度、压力、剪切力、以及摩擦因数的影响。结果表明：在承载力一定时,油膜厚度随织构深度的增加呈先增大后减小的趋势。在89 N载荷下时,存在最佳油膜厚度6.4184μm,此时织构深度为2.97μm,摩擦因数为0.0162。     

表面织构形貌参数影响润滑性能的三维CFD分析

为研究在流体润滑条件下,表面微织构形貌参数对润滑性能的影响,建立考虑空化效应的单织构三维计算模型。用CFD方法模拟织构在不同深度、面积密度和表面形状条件下,油膜承载力、摩擦因数和压力分布的变化情况。结果表明:随着织构深度(面积密度)的增加,油膜的承载力先增大后减小,摩擦因数先减小后增大,即织构存在最优的深度和面积密度使得流体动压润滑性能最优;随着上壁面滑移速度的增大,织构的最优深度有减小的趋势,而最优面积密度趋于稳定;设计具有汇流作用的织构表面形状可以提高油膜的承载力,且速度越大,改善润滑的效果越明显。     

考虑空化效应的表面微凸体织构摩擦副润滑性能研究

采用数值模拟方法,分析在不同速度和不同结构参数条件下微凸体织构的摩擦副润滑过程,研究在流体润滑条件下摩擦副表面的微凸体织构诱导空化效应的规律。结果表明：增加表面之间相对运动速度、微凸体织构的宽度或高度、微织构前段和后端的角度,均能导致空化区域面积增加,〖JP2〗使诱导空化现象更加明显;空化效应的出现抑制了微凸体后端负压区压力的降低,使得摩擦副的承载能力提高;空化效应可使界面之间由液体润滑转变为局部的气体润滑,使得界面之间摩擦因数的数值明显减小;考虑空化效应时,具有微凸体织构的摩擦副的承载力比不考虑空化效应时提高了35~74倍,摩擦因数降低了97.5%~98.7%。微凸体织构诱导产生的空化效应对提升承载力与降低摩擦因数的作用,明显大于微织构形成的流体动压作用,因此可以认为微织构诱导产生空化效应是微织构摩擦表面的一种重要承载机制。     

织构化表面空化效应影响润滑性能的CFD分析

考虑织构化表面润滑介质流场的空化效应,建立具有不同截面微结构特征的有限元计算模型,利用Fluent14.0软件进行计算,研究表面织构几何形状及尺寸对流体润滑性能的影响。结果表明:考虑惯性项作用时,表面微织构会产生额外的承载力,而且随着速度提高,承载力会进一步增大;考虑空化效应时,承载能力增大近一个数量级,更符合文献中的试验结果;与三角形、矩形及椭圆织构截面相比,球缺截面的织构空化面积更小,更有利于提高承载;微结构深度和宽度尺寸影响摩擦和承载性能,研究表明,减小织构深度、增大织构宽度有利于改善润滑性能。     

表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响

为分析表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程及JFO空化边界条件建立带有表面织构的水润滑轴承混合润滑模型并数值求解,获得不同织构参数下水润滑轴承的Stribeck曲线。研究结果表明:表面织构是否能改善润滑性能与其深径比及面密度参数密切相关,织构的引入并不一定能降低水润滑轴承的摩擦因数;表面织构的面密度和深径比存在最优值,能使水润滑轴承获得最大的膜厚比与最小的摩擦因数,并在较低的转速下由混合润滑状态进入流体动压润滑状态。     

表面织构对滑动轴承润滑性能的影响

以给定载荷和转速的滑动轴承为对象,基于统一Reynolds方程法建立润滑分析模型,研究几种分布形式的表面织构对润滑性能的影响。数值计算结果显示:织构分布对轴承偏心率和最小厚度影响显著,合理的部分分布织构明显改善轴承的润滑性能;存在最佳织构深度使得不同分布的织构润滑效果最优;矩形凹槽、矩形凹坑、圆形凹坑的织构分布中,矩形凹槽润滑效果最好;沿圆周方向单列矩形凹槽的润滑效果优于多列矩形凹坑;表面织构在高速、轻载时改善润滑的效果明显。     

密封环圆台型织构化粗糙表面对润滑性能的影响

针对密封环接触面之间的润滑问题,基于Reynolds方程,考虑粗糙度的影响,建立在流体动压润滑状态下圆台型表面织构的数学模型,对密封环接触表面在不同织构参数、不同粗糙度参数下润滑膜压力大小及分布情况进行研究.采用有限差分法、牛顿迭代法研究不同润滑介质下,圆台型微凹坑的几何参数及粗糙度参数对润滑膜平均压力的影响,并与理论...     

表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响*

为研究油气润滑状态下表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,在角接触球轴承的内圈滚道上设计表面织构,基于气液两相流理论,采用多重参考坐标系(MRF)模型和流体体积(VOF)法,对高速角接触球轴承腔内润滑油流动特性进行数值分析,对比分析长沟槽、短沟槽、矩形、圆柱形4种表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,发现长沟槽形的表面织构对改善角接触球轴承的润滑性能效果最为显著,并进一步分析长沟槽形表面织构结构参数对轴承润滑性能的影响。结果表明：轴承腔内油相体积分数随着沟槽深度和面积率的增大先增大后减小,随着沟槽宽度的增加逐渐增大,存在最佳织构参数使得轴承腔内油相体积分数最大。因此,合理地设计织构参数能有效提高角接触球轴承润滑性能,该研究结果对角接触球轴承表面织构设计具有一定的参考价值。     

热场耦合下表面微织构对浮环轴承润滑性能的影响

为提高浮环轴承的润滑性能,以径向浮环轴承为研究对象,引入微织构技术,建立考虑表面微织构的浮环轴承压力场和温度场耦合的热流体润滑模型。采用有限差分法联立求解质量守恒(JFO)方程、能量方程,得到浮环轴承的内外层油膜压力分布,分析凹凸2种微织构对浮环轴承的环速比、温升以及润滑性能的影响。结果表明：凹织构增大了轴承的内外层最大油膜压力,降低了摩擦功耗和能耗损失,但降低了轴承的承载能力;凸织构提高了轴承的承载能力,降低了摩擦因数,改善了摩擦性能,但增大了能耗损失;计入热效应后,环速比减小,凸织构对油膜温升的影响高于凹织构,降低了轴承的端泄流量,而凹织构能够降低轴承摩擦功耗,随着转速的增大减幅也随之增大。因此应根据浮环轴承不同的工况以及润滑条件选择相应的织构形式。计入热效应后,润滑油黏度下降,摩擦功耗降低,端泄流量增加,且随转速的增大变化越明显,表明热效应对浮环轴承润滑性能的影响不可忽略。     

平行滑块表面矩形-半球型复合织构润滑性能研究*

研究仿生硅藻的多级孔结构——矩形与半球型结合的复合型织构对平行滑块润滑性能的影响。通过建立矩形-半球型的复合型织构单个单元模型,采用双向流固耦合的方法,分析两滑动表面在不同面积率和织构深度条件下的摩擦润滑性能。结果表明:织构表面摩擦因数随着面积率的增大而减小,承载力随着面积率的增大先增大后减小,在考虑摩擦性能与承载力的条件下,矩形-半球型复合型织构的面积率应控制在25%～36%之间;在确定合适的面积率的条件下,还应考虑不同的织构深度所产生的旋涡的影响。     

弹性模量对水润滑轴承的性能影响

从材料的角度,研究弹性模量对水润滑塑料合金轴承的性能影响,包括轴承承载能力、水膜形状曲线、压力曲线和最小水膜厚度等。研究表明:在选择水润滑轴承材料时应根据其承载能力来确定轴承材料的弹性模量范围;在承载能力范围内,从弹性模量这个角度来说,应当尽可能选择弹性模量低并具有良好摩擦磨损性能的材料,因为选择较小弹性模量的材料有利于提高最小水膜厚度,从而改善水润滑轴承摩擦副的摩擦磨损性能。     

激光表面织构参数对乏油润滑下钢球-钢盘摩擦学性能影响

通过改变激光打标机的加工参数对微织构形貌进行优化改进,并利用可控气氛微型摩擦磨损实验仪研究乏油条件下表面微织构不同参数对其摩擦学性能的影响,用微机万能工具显微镜测试表面微织构形貌、磨斑直径、磨痕,并计算得到钢球磨损量。结果表明：当线间距取值0.01 mm,开光延时为-91 μs,关光延时为114 μs,结束延时为112 μs,拐角延时为97 μs时,加工的钢盘三角形微织构的形貌质量比默认参数时高;5个参数对表面微织构形貌〖JP2〗质量影响程度的先后顺序为：拐角延时＞开光延时＞关光延时＞线间距＞结束延时;在载荷8.82 N、转速400 r/min乏油润滑条件下,三角形织构摩擦因数和磨损量最小的参数组合为深度18~23 μm,尺寸150 μm,间距250 μm。表面微织构抗磨减摩机制是由流体动压效应、减小接触面积、提供“二次润滑”及收集并储存磨粒等多个机制共同作用的结果。     

国内外弹性金属塑料瓦轴承的研究现状

弹性金属塑料瓦是一种新型轴承材料,已在大中型水力发电设备中得到应用,解决了许多关键技术问题,取得了大量的研究成果。本文主要综述了近十几年来国内外在弹性金属塑料瓦润滑性能,工业应用及其相关领域的研究进展。针对弹性金属塑料瓦瓦面材料不同于金属材料的特点,提出了弹性金属塑料瓦在设计理论和实际应用方面进一步研究的课题。     

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。     

Analyses of thermal hydrodynamic lubrication in high-speed rolling. Part I: the effect of the roller's elastic deformation

A study of thermal hydrodynamic lubrication for high-speed strip rolling, which includes the roller's elastic deformation, was developed for a lubricant whose rheological behaviour satisfies the Barus' model. The difference in lubricating performances between an elastic roller and a rigid roller was assessed using parameters such as film thickness and pressure; temperature distributions in the fluid film, roller, and workpiece; separating force and shear torque. The elastic roller was made either of a unique material or its substrate was coated with one layer of a harder material to improve the wear resistance. The elastic deformation of the roller was obtained with the aid of Hitchcock's elastic-deformation theory and the biharmonic equation of Airy's stress function. It was found that the elastic deformation produces a substantial effect on some rolling characteristics.     

考虑空化效应的齿面沟槽织构润滑性能CFD分析*

为探究齿面沟槽织构参数对渐开线圆柱直齿轮润滑性能的影响,简化齿轮啮合模型选取并建立单元沟槽CFD仿真模型,通过分别求解未考虑和考虑空化效应的2种仿真模型,获得不同沟槽尺寸参数对模型润滑性能的影响规律。结果表明：沟槽织构的存在改变了流体域油膜压力分布状态,具有更高的油膜承载力和更好的动压性能;不考虑空化效应时,油膜承载力大小与沟槽宽度的变化密切相关,而受沟槽深度变化的影响较小,沟槽织构浅且宽时齿面具有更好的润滑性能;考虑空化效应后,表面润滑性能随沟槽宽度与深度的变化而动态变化,相较于不考虑空化效应,沟槽宽度更窄、深度更深时齿面具有更好的润滑性能;在沟槽深度与宽度均较小时,空化效应对动压性能的影响不是很大,在沟槽深度较小而沟槽宽度较大时,空化效应对动压性能的影响较大;而在沟槽深度较大时,空化效应对动压性能的影响始终较大,且不受沟槽宽度变化的影响。     

大偏心下滑动轴承热弹流润滑状态及特性*

滑动轴承在大偏心条件下工作时,热效应及弹性变形使得油膜润滑状态发生变化,进而影响摩擦特性。为此建立耦合轴瓦弹性变形、轴颈轴瓦粗糙峰接触、油膜温度分布及黏温-黏压关系的滑动轴承混合润滑模型,采用有限差分法求解得到不同工况下油膜压力场、温度场分布,分析热效应及弹性变形对润滑状态转变及轴承各特性参数的影响;搭建实验台测量试件内表面温度分布,测试结果验证了计算模型的正确性。结果表明：大偏心时热效应和弹性变形使得油膜润滑状态出现转化;粗糙峰的接触使摩擦热增加,且在最小油膜处形成温度峰值;热效应和轴瓦弹性变形使得接触压力峰值集中在轴承两端,承载能力和摩擦力均有所下降。     

斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合润滑机理研究

当斜盘轴向柱塞泵处于高压工况时,其配流盘会产生翘曲变形。基于弹性流体动力润滑理论,建立斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合模型,求解配流副润滑控制方程,分析了斜盘轴向柱塞泵缸体转速、缸体倾角、液压油黏度、配流副油膜厚度、配流副密封带宽度等工况与结构参数对其配流盘发生翘曲变形的影响。研究显示:斜盘轴向柱塞泵配流盘变形云图以腰形槽中心连线为轴线呈现一定的对称分布;配流盘高压侧外密封带区域变形最大,配流盘低压侧外密封带区域变形最小;在相同工况下,配流盘的材料与结构影响配流副油膜厚度与形状。     

弹性模量对塑料瓦推力轴承润滑性能的影响

弹性金属塑料瓦(EMP瓦)压缩弹性模量是一复合弹性模量,并不像金属材料那样是一个常数,而是随压力增大而逐渐增大。结合"三峡推力轴承方案"中EMP瓦推力轴承数据,从理论上计算了EMP瓦压缩弹性模量的变化对推力轴承润滑性能的影响,从而对EMP瓦压缩弹性模量允许的变化范围有所了解。计算结果表明:压缩弹性模量的变化对最小油膜厚度、最高油膜温度和最大压力有一定的影响,而对功耗影响不大。