振动载荷下的织构化表面弹流润滑分析

建立周期性振动载荷作用下的织构化表面的弹流润滑模型,研究织构化表面的弹流润滑性能随织构参数的影响规律。研究结果表明:在一个振动载荷周期的不同时刻,织构化摩擦副表面间油膜的弹流润滑作用相同、平均摩擦因数随织构直径、深度、密度等因素的影响规律基本相同;当受外部振动载荷时,织构直径、深度和密度等参数均存在一个较优值,使得弹流润滑作用下的织构化摩擦副表面的平均摩擦因数均存在一个最小值,使润滑摩擦效果最优。     

表面织构凹坑对弹流润滑点接触摩擦力和成膜能力影响研究

零件之间形成的润滑接触在工程中广泛存在,在零件表面人工织构特定的形貌,改善接触的摩擦磨损性能,是目前工程表面设计的热点和前沿。建立等温条件下的润滑点接触分析模型,并考虑润滑粘度和密度随压力变化以及接触弹性变形,研究了表面圆柱形凹坑的直径、间距和排列方向对弹流润滑接触摩擦系数的影响。结果表明,过大或过小的凹坑直径都不利于形成油膜,降低摩擦;凹坑间距越小,对油膜形成有利,摩擦系数就越低。     

水润滑飞龙滑动轴承的表面织构热弹流润滑性能分析

建立了考虑表面织构的滑动轴承的弹流润滑几何模型,对考虑圆弧形凹坑、矩形凹坑和直角-三角形凹坑的水润滑飞龙轴承的弹流性能进行了数值分析。结果表明,压力与膜厚在凹坑处均出现波动,压力峰值和最小膜厚减小;滑滚比增大,最小膜厚减小,圆弧形凹坑的最小膜厚大于矩形凹坑的,远远大于直角-三角形凹坑的最小膜厚;随着轴承表面凹坑深度的增加,压力波动不明显;膜厚随着凹坑深度的增大,波动幅度增大,最小膜厚减小;直角三角形凹坑的轴承最不利于润滑。     

表面织构对椭球体-平面接触热弹流润滑的影响

基于椭球体-平面几何和数学模型,分别采用多重网格法和多重网格积分法求解光滑及带有表面织构(正方体微凹坑、圆柱形凹坑)椭球体的压力、膜厚分布及其表面的温度分布,分析不同滑滚比(1.0~2.0)下2种不同表面织构的最小膜厚和最高温度。结果表明:温度对表面织构的弹流润滑性能影响较大,不可忽略;2种织构表面的油膜厚度较光滑表面增大,且在圆柱体表面织构的底面半径跟正方体表面织构边长相同时,前者表面所形成的油膜厚度更大,整体温度更小;随着滑滚比的增大,2种织构表面的最小膜厚减小,最高温度增大,其中圆柱体表面织构具有更大的最小膜厚,更低的最高温度。     

动态—瞬态弹流润滑状态下的直齿轮表层应力分析

齿轮传动设计中,关于齿轮的接触强度,传统的表层应力计算是建立在赫兹干接触分析基础上的,这与齿轮传动的实际工况颇有差别。本文考虑了动态——瞬态弹流润滑对直齿轮表层应力的影响,经数值计算发现,与干接触情况相比,最大表层当量应力更接近表面,并向出口区偏移,且由于轮齿接触区的压力分布和剪应力分布存在二次峰,表层当量等值应力分布有明显的变化。     

基于瞬态弹流润滑的齿轮表层应力分析

考虑齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响以及变曲率,变速度的瞬态效应,对渐开线直齿轮会计劝进行弹流完全数值解,获得了啮合浅与不同点处表层应力的分布规律。     

表面研磨对点接触弹流润滑的影响

利用计算机模拟获得磨削加工表面及其研磨后表面,完全数值求解磨削表面及研磨表面点接触弹流润滑,就研磨对润滑的影响进行分析与研究。结果得出,表面形貌的微观弹流效应导致局部油膜压力增大,研磨能有效减缓油膜压力波动,改善表面润滑性能。     

平均型条纹粗糙表面的弹流润滑

基于Ｈ．Ｓ．Ｃｈｅｎｇ的平均流量模型理论,本文写出了任意条纹方向粗糙表面平均雷诺方程,对其用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法进行了数值分析,着重讨论了表面粗糙度及其纹路方向对润滑的影响,并计入了微凸体的接触效应,分析结果表明,表面粗糙度及其纹中方向对部分膜弹流润滑甚至会膜弹流润滑的影响都是不可忽略的。     

边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究

表面织构(Surface texture)已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法。然而在边界润滑条件下,织构对表面摩擦性能的影响机制仍未明确。利用纳米压痕仪在碳钢表面制作了具有不同密度和深度(125~500nm)的划痕的点阵,并通过改进的四球试验机对其在边界润滑下的摩擦性能进行了评价。试验载荷为100~300N,相对滑动速度为0.19~1.33m/s。研究发现:在边界润滑条件下,深度为125nm的低密度"划痕"点阵具有良好的减摩效果。     

喷丸齿轮弹流润滑特性分析

利用有限元软件Abaqus仿真得到喷丸强化后齿轮表面形貌,采用MATLAB分析喷丸强化后表面微观形貌对齿轮弹流润滑性能的影响,并与机加工表面的弹流润滑性能进行比较。结果表明：喷丸强化后齿轮的弹流润滑特性总体和机加工齿面保持一致,但喷丸处理后减少了粗糙峰对压力和膜厚的影响,齿面更容易建立起油膜,润滑状态较好;喷丸强化形成的橘皮凹坑有利于储存润滑油剂,齿轮的润滑性能得到了提高。     

粗糙表面塑性变形对弹流润滑性能的影响

利用弹塑性动压润滑理论来分析线接触条件下粗糙表面的塑性变形对润滑性能的影响。首先计算总变形量,然后根据弹塑性理论对总变形量进行修正获得弹塑性变形量。计算中采用直接迭代法对雷诺方程进行数值求解,用多重网格法得到弹塑性变形量。为定量分析塑性变形的影响,采用余弦粗糙度来代替实际的粗糙表面,通过改变余弦粗糙度的峰高、波长和相位来表征粗糙度的变化,以此来分析粗糙度对弹塑性流体润滑的影响。计算结果表明:考虑塑性因素后,在接触的高压区膜厚变小,油膜分布曲线变得平坦,同时接触区域的油膜压力也明显变小;此外塑性变形因素的存在使得接触区的压力和油膜分布宽度增加,第二压力峰和最小膜厚点后移。     

连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响

工程实践中没有理想光滑的表面,在齿轮弹流润滑中,油膜的厚度通常与某些切削工艺形成的金属表面粗糙度处于同一数量级,所以表面粗糙度对齿轮弹流润滑的影响是不应该忽略的。在考虑不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间变化的基础上,考虑轮齿表面连续波状粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微观热弹流润滑的完全数值解。结果表明,连续波状粗糙度会造成齿轮瞬态弹流润滑的油膜压力和温升产生振荡,并使最小膜厚变薄,最高压力变大,最大温升增大。轮齿间振荡的高压和高温会造成齿轮振动疲劳破坏,所以连续的波状粗糙度对齿轮的润滑是不利的。     

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。     

线接触弹流中弹性变形计算方法对比研究

综述弹流润滑中弹性变形量的计算方法,针对5种线接触弹性变形量计算方法,求解Hertz压力分布、三角形压力分布和均匀压力分布下的线接触弹性变形量,比较评价5种计算方法的优越性。研究发现,张鹏顺的方法将奇异点单独处理,黄平的方法避开奇异点,2种方法都能得到很小的中心变形误差、数据波动和极值之差;OKAMURA以更简单的方式避开了奇异点,但数据波动和极值之差较大;EVANS的微分法能得到更精确的中心变形量;FFT法的精确度要低于其他4种方法。5种方法在计算原理、计算量和计算结果的准确性上各有特点,在线接触弹性流体润滑计算中都能得到合理的应用。     

凸轮的弹性流体动力润滑的探讨

本文应用弹性流体动力润滑理论,探讨了凸轮机构形成弹性流体动力润滑的条件。     

多点接触乏油弹流润滑模型及试验研究

为探讨多点接触乏油弹流润滑机制,基于球与滚道接触区域的排油和补油平衡,建立适用于不同润滑状态的油膜厚度计算模型,可以计算从充分供油、乏油到干涸乏油的中心膜厚以及油膜不平衡时中心膜厚随滚动次数的衰减。利用自制的球-盘接触光干涉弹流试验装置,通过安装双镜筒同时获取相邻球的油膜图像,研究多点接触中相邻球的轨道重合和不重合时前球尾迹对后球油膜图像和中心膜厚的影响。结果表明:乏油润滑条件下,前后球的轨道不重合时轨道之间可相互补油;前后球的轨道重合时,在给定供油条件下,随着滚动线速度增加,入口弯液面逐渐靠近接触区域,中心油膜厚度增加,与相同工况下乏油润滑模型计算的膜厚对比吻合较好,验证了所建乏油润滑模型的正确性。     

基于滚道表面粗糙的高速圆柱滚子轴承弹流的理论分析

建立了基于表面粗糙的高速圆柱滚子轴承非稳态时变热弹流分析模型,分析了轴承滚道与滚动体接触表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流性能的影响。理论分析表明：轴承接触表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响;合理选择轴承接触表面粗糙度幅值、波长及纹理方向,可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

微观形貌表征对直齿轮跑合弹流润滑的影响

高斯分布粗糙度函数相比余弦粗糙度函数,能更贴近地描述跑合前齿面粗糙轮廓曲线幅度分布。研究高斯分布的齿面粗糙度对齿轮跑合过程中轮齿间油膜压力和膜厚的影响,探讨瞬态效应对轮齿润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微弹流润滑的完全数值解。结果表明：采用高斯分布粗糙度时油膜压力变化明显,更符合啮合点出现粗糙峰而形成的轻微冲击对轮齿间油膜的影响,而采用余弦粗糙度时油膜压力则变化相对比较缓和;采用高斯分布粗糙度的最大油膜压力明显大于采用余弦粗糙度的最大油膜压力,故按照余弦粗糙度计算的最大油膜压力与实际最大油膜压力可能有较大偏差。     

变位系数对直齿轮弹流润滑的影响

运用齿轮弹流润滑稳态等温线接触数学模型,对渐开线变位直齿轮进行弹流润滑数值分析;计算并分析正传动和负传动2种工况下变位齿轮的弹流润滑状态,并与标准齿轮传动计算结果进行比较;讨论正传动工况下,变位系数对齿轮弹流润滑的影响。结果表明,稳态等温条件下,齿轮的变位对油膜压力影响不大,而正传动工况下,随变位系数的增大膜厚增大,在负传动工况下,随变位系数的增大膜厚变薄。