考虑弹流润滑效应的三点接触球轴承刚度特性分析

为获得润滑状态下三点接触球轴承更为准确的刚度特性,应考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。文中基于拟静力学模型考虑高速离心力和陀螺力矩效应,根据给定轴承的结构参数和工况,计算滚动体与内外圈的法向接触载荷和各部件的运动速度。将拟静力学模型的计算结果和润滑介质参数代入弹流润滑模型,求解出滚动体与内外圈之间的压力分布和油膜厚度分布。进一步研究了转速、轴向载荷和润滑油的初始黏度对油膜压力和最小油膜厚度的影响。基于弹流润滑理论分析了转速和轴向载荷对轴承接触刚度、油膜刚度及综合刚度的影响。结果表明:转速的提高会大幅增加润滑油膜的整体厚度;润滑油初始黏度的增大会增加油膜厚度;随着轴承转速的提高,轴承的整体轴向刚度和轴向油膜刚度减小;随着轴向载荷的增大,轴承轴向刚度和轴向油膜刚度增大,且差值变化不大。

线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼拟合公式

弹流润滑油膜具有显著的弹簧阻尼作用,对齿轮、滚动轴承、凸轮等高副接触零件的动力学性能具有重要影响,然而目前关于弹流摩擦副刚度阻尼的认识还不统一。运用数值方法求解线接触弹流润滑摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,获得线接触弹流润滑摩擦副在简谐激励下的阻尼环,通过阻尼环识别出线接触弹流润滑摩擦副的刚度和阻尼;用变量控制的方法研究载荷、卷吸速度、材料参数等对线接触弹流润滑摩擦副刚度和阻尼的影响,并分析载荷、卷吸速度影响线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼的机制。结果表明,线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼随载荷增加而变大,随速度增加而减小。在数值解的基础上,拟合出线接触弹流润滑摩擦副刚度和阻尼公式,结果显示,载荷对弹流润滑摩擦副的刚度和阻尼影响最显著,而且弹流润滑摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度比阻尼的大。对拟合公式精度的检验表明,在很宽的参数范围内,拟合公式计算结果与数值解的相对误差小于10%,所提出的刚度和阻尼拟合公式具有很高的精确性。

表面局部缺陷角接触球轴承弹流润滑性能研究

根据高速角接触球轴承自旋的运动特征,同时考虑轴承高速摩擦生热的影响,建立了表面具有局部缺陷的角接触球轴承弹流润滑模型。采用多重网格法获得弹流润滑各参数数值解,同时计算出轴承油膜刚度。研究了自旋、热效应和表面局部缺陷对球轴承弹流润滑性能的影响规律,计算结果表明:考虑自旋条件时,轴承的油膜厚度减小、压力增大,油膜刚度增大;随着轴承温度升高,轴承油膜厚度减小,油膜压力和油膜刚度增大;当润滑油流经轴承表面局部缺陷时,缺陷区域轴承润滑油油膜厚度增大,油膜压力减小,而非缺陷区域轴承最小油膜厚度减小,最大油膜压力增大,油膜刚度增大。

弹流润滑状态下热可逆超分子凝胶润滑剂成膜机制的研究

轴承和齿轮等机械部件在平稳运转过程中处于弹流润滑状态,研究超分子凝胶润滑剂在弹流润滑状态下的润滑性能具有重要意义.主要研究了热可逆超分子凝胶润滑剂在弹流条件下的摩擦学性能,采用同步热分析仪和差示扫描量热仪分析了超分子凝胶润滑剂的相转变温度和热分解温度,证明该凝胶润滑剂具有良好的热学稳定性.采用流变仪分析了超分子凝胶润滑剂的流变学性能,证明该凝胶润滑剂具有良好的机械稳定性和触变性.通过光弹流润滑油测量仪研究了超分子凝胶润滑剂在弹流润滑条件下速度、载荷以及浓度对成膜机制的影响.结果表明:膜厚随着速度增大而增加,随着载荷增大而减小;乏油时间随着载荷和浓度增大而增加.通过微牵引力测定仪研究了载荷、滑滚比和温度对Stribeck曲线的影响,结果表明载荷越大摩擦系数越大,滑滚比越大摩擦系数越大,温度升高摩擦系数减小.试验证明超分子凝胶润滑剂具有比基础油和锂基脂更优异的摩擦学性能,是1种具有潜在应用价值的新型润滑剂.

Y形气动密封的弹流润滑仿真分析

气动密封广泛应用于往复驱动机构中,其中摩擦力和泄漏量是评估密封性能的主要指标。使用弹流润滑理论建立气动往复Y形密封圈的数值分析模型,该模型耦合了流体力学、接触力学、微观变形。通过数值迭代求解获取密封区域内的油膜厚度、油膜压力和粗糙峰接触压力分布,以及单个行程内的流量和活塞杆表面的摩擦力。分析了Y形密封圈在不同气动条件下的弹流润滑特征以及密封性能。结果表明,增大密封压力会导致摩擦力和反向泵回率的增加,增大往复速度有利于减小泄漏量。

基于弹流润滑的滚子轴承参数研究

基于弹流润滑理论研究滚子轴承结构参数对其润滑特性的影响。结合弹性接触变形方程以及流体动力学润滑方程,建立适合于滚子轴承的弹流润滑模型,研究在不同椭圆率、载荷、卷吸速度以及黏度等因素作用下滚子轴承的摩擦学性能变化规律。结果表明:椭圆率、载荷、卷吸速度以及黏度会不同程度地影响压力峰值及二次压力峰等参数;随着椭圆率的增大,油膜厚度以及压力显著增大;随着载荷的增大,总体压力、压力峰值、二次压力峰及其尖锐度明显增大,但最小油膜厚度略有下降;黏度与最小油膜厚度以及压力存在着明显正相关关系;卷吸速度与油膜厚度存在着微弱正相关关系,与油膜压力存在着微弱负相关关系。因此,一定程度上增大椭圆率并减小载荷,有利于提高润滑性能。

核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明:粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。

贫油工况下滑动轴承弹流润滑特性分析

随着风力发电机组的功率增加,滑动轴承在风电齿轮箱中的使用优势逐渐突显。当风力发电机组内的轴承润滑系统堵塞或供油不足时,滑动轴承将长期处于贫油润滑状态。为了研究滑动轴承的贫油润滑特性,基于Reynolds方程和Reynolds边界条件,考虑油膜压力作用下轴套的弹性变形,建立了贫油润滑状态下滑动轴承的计算模型;对比了计入弹性变形和不计入弹性变形的滑动轴承贫油润滑性能;分析了轴套弹性模量和供油量对滑动轴承贫油润滑性能的影响。结果表明,计入弹性变形后的最小油膜厚度位置位于轴套两侧,更加符合实际情况;随着轴套材料弹性模量的增加,轴颈偏心率逐渐减小,最大油膜压力逐渐增加,最小油膜厚度逐渐增加;随着供油量的增加,轴颈偏心率逐渐减小,最大油膜压力逐渐降低,最小油膜厚度逐渐增加。

表面粗糙度对滚珠式三叉杆万向联轴器弹流润滑性能的影响

为揭示表面粗糙度对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑性能的影响机制,利用高斯随机粗糙表面来表征摩擦副实际接触表面,建立考虑表面粗糙度的等效点接触弹流润滑模型,采用有限差分法和多重网格技术求解Reynolds方程得到油膜压力和接触区弹性变形;通过ANSYS软件建立次表面应力有限元求解模型,分析表面粗糙度参数和表面纹理方向对联轴器弹流润滑性能的影响。结果表明:随着表面粗糙度均方根的增大,接触区内的油膜压力和膜厚波动幅值增大,同时次表面高应力区域逐渐向上表面移动接近接触表面层;随着波长因子的增大,接触区内的油膜压力呈现明显的纹理方向分布,次表面应力出现明显的波动;相较于横向表面纹理方向,纵向表面纹理方向对联轴器润滑性能的影响较大。

弹流润滑影响下的轴承耦合缺陷动力学建模研究

针对传统动力学模型未考虑弹流润滑的影响以及深沟球轴承多点缺陷理论参考较少的问题。基于非线性Hertz接触理论与时变位移激励函数,建立了弹流润滑影响下的具有耦合缺陷的深沟球轴承二自由度动力学模型。通过对比缺陷轴承实验信号与数值仿真信号的幅频信息,验证了动力学模型的准确性。并依据此模型分析了缺陷宽度、径向载荷、转速对油膜参数、典型时域特征参数的影响。分析表明:随着缺陷宽度、径向载荷的增大,有量纲指标峰值、均方根值与无量纲指标峭度因子、脉冲因子均呈现增大趋势;随着转速的增大,峰值、均方根值与峭度因子、脉冲因子呈现相反的趋势;随着径向载荷、转速的增大,油膜参数也呈现相反的趋势。

三叉式万向联轴器弹流润滑特性优化研究

为了改善三叉式万向联轴器滑杆-套筒孔接触副的润滑状况,基于分形理论建立了联轴器滑杆-套筒孔接触副的弹流润滑计算模型,并结合某小型汽车一挡工作条件,基于modeFrontier软件和NSGA-Ⅱ算法对联轴器润滑性能进行多目标优化。优化后联轴器的最优参数较优化前最大油膜压力降低了27.3%,中心油膜厚度增加了72.7%,且优化结果与数值计算结果误差不超过5%。

载荷对油膜界面滑移及弹流润滑特性的影响研究

为探究恶劣工况下机械传动系统中摩擦副润滑失效的形成和演变机理,建立考虑油膜界面滑移的点接触弹流润滑模型,进行仿真计算,并开展双色光干涉弹流润滑试验,研究载荷对弹流润滑中油膜界面滑移的影响,进而研究界面滑移状态下卷吸速度、流体动压、油膜厚度、滑移参数等随载荷的变化特性。研究结果表明:随着载荷的增大,界面滑移幅度和滑移范围均显著增大,滑移区域卷吸速度明显下降,滑移区域动压分布趋于均匀,滑移区域产生膜厚堆积并出现入口凹陷特征,滑移区域形状逐渐呈“半月牙形”特征。

旋滑工况下非牛顿椭圆接触热弹流润滑问题数值分析

为了研究旋滑条件下润滑油膜热特性,基于Carreau流变模型,建立旋滑椭圆接触弹流润滑模型,求解旋滑热弹流数值解,比较等温及热条件下弹流润滑特性,并分析角速度、载荷、自旋因数及椭圆比对旋滑弹流特性的影响。结果表明:旋滑条件下油膜厚度明显减小,表明热效应不可忽略;角速度、载荷、椭圆比及自旋因数的增加均导致自旋效应增强,进而增加了油膜分布的不对称性;随着角速度的增大,静止固体与油膜温度增大,运动固体温度变化较小且呈先增后降趋势;随着最大赫兹压力增大,固体及油膜温度呈线性增加;自旋因数对油膜压力、膜厚及温度影响不大,但会增加膜厚及温度不对称分布;椭圆比只在特定范围内对旋滑弹流润滑特性产生影响。

风电齿轮箱滑动轴承热弹流润滑分析

基于线接触热弹流润滑(TEHD)理论,考虑黏温效应、黏压效应,以特大兆瓦风电主齿轮箱行星轮径向滑动轴承为例,对其进行热弹流润滑数值计算,获得压力场、油膜厚度场和温度场,以及最小油膜厚度、闪温温度等,并同Dowson公式计算值进行对比。结果表明:Dowson公式和TEHD计算的结果一致性较好,表明Dowson公式可用于初步评估风电滑动轴承的性能;风电主齿轮箱滑动轴承优先选择弹性模量大的材料;风电滑动轴承要尽量避免在高载荷、低转速下长时间持续运行,并避免过高的供油温度;相对间隙比变化对滑动轴承性能影响较小。风电主齿轮箱采用的滑动轴承具有较高的可靠性,已成功运行于大型风电主齿轮箱。

钢-聚合物直齿轮副的弹流润滑分析

聚合物齿轮具有自润滑性好、生产成本低等优点。受载荷、润滑等影响,聚合物齿轮在传动中易发生点蚀失效。与聚合物-聚合物齿轮副相比,金属-聚合物齿轮副有较长使用寿命。为了探究在润滑条件下金属-聚合物齿轮副弹流润滑性能,在不同工况条件下对钢-聚合物齿轮副进行了弹流润滑分析,通过膜厚比和油膜安全系数判断齿轮副润滑状态以及是否存在微点蚀失效。结果表明,钢-聚甲醛(POM)齿轮副在油润滑下能够形成稳定润滑油膜;压力角、转速、载荷和黏度都会影响齿轮的润滑状态。因此,为避免发生点蚀失效,需要考虑压力角、转速、载荷和润滑油黏度的影响。

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。

渐开线直齿圆柱齿轮等温时变非牛顿弹流润滑分析

用多重网格法 ,求得了Ree Eyring流体润滑的渐开线直齿圆柱齿轮瞬时等温弹流润滑完全数值解 ,给出了油膜压力、厚度沿啮合线随时间变化的关系 ,并与相同工况下的牛顿流体润滑的结果进行了比较。

乳化液润滑轧辊轴承的弹流润滑分析

建立乳化液润滑轧辊轴承的数学模型,分别在等温和热条件下对乳化液润滑轧辊轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,讨论轧制力和转速对乳化液润滑膜压力和膜厚的影响。结果表明:等温条件下,当轧制力一定时,随着转速的增加第二压力峰增大,而膜厚及最小膜厚都增大;随着轧制力的增大,压力峰值有显著增大,但在入口区压力、膜厚及最小膜厚减小。热条件下,随着轧制力增大,膜厚和最小膜厚逐渐减小,而对压力几乎没有影响;随着转速的增大,膜厚和最小膜厚逐渐增大,压力逐渐减小,第二压力峰也逐渐降低甚至消失。

大型水轮发电机推力轴承热弹流润滑性能分析

以巴氏合金瓦和弹性金属塑料瓦推力轴承为例 ,介绍了大型水轮发电机推力轴承热弹性流体动力润滑性能的有限元分析方法 .物理模型包括润滑油膜、推力轴承和镜板推力头 .采用 ADINA(T)程序计算水口巴氏合金瓦和三峡弹性金属塑料瓦推力轴承和镜板推力头的热弹性变形 ,并对轴承性能的计算结果和测量结果进行了对比分析 .结果表明 ,计算结果和实测结果吻合 .

点接触弹流润滑条件下的深沟球轴承表面局部缺陷动力学建模

传统轴承动力学模型多为无润滑干接触状态下建立的接触力学模型,没有考虑润滑对轴承振动的影响。由于球轴承内部钢球与滚道之间润滑油膜的存在,油膜影响轴承的接触刚度。基于非线性赫兹接触变形和弹性流体润滑,提出了一种深沟球轴承局部缺陷的两自由度动力学模型。首先将接触变形、径向间隙和缺陷的连续性变化关系对轴承的局部缺陷影响提出了模拟的方法,然后加入了弹流润滑对轴承接触刚度的影响这一因素,并建立深沟球轴承的两自由度动力学模型,能更加准确的模拟轴承实际运转时的真实状态。最后通过振动响应的仿真信号与轴承故障实验台的数据进行对比,验证这种模型的准确性,为轴承故障诊断提供了理论依据。