粗糙度和轴向运动对艉轴承混合润滑性能的影响

针对大型船舶航行过程中出现船体变形时艉轴承的磨损状态异常这一问题,本文探究磨损表面粗糙度变化和轴向运动对于艉轴承混合润滑性能的影响,建立了耦合轴向运动和表面粗糙度的混合润滑模型,通过数值模拟得到轴承润滑特征的分布,分析轴向运动和粗糙度对轴承混合润滑特性的影响,并对该润滑模型进行验证。计算结果表明:在轴向运动和轴颈倾斜耦合作用下,油膜厚度沿轴向方向非线性减小,油膜压力和接触压力在局部出现峰值,轴瓦在局部出现较大变形;轴向速度增加会加强动压润滑效应,轴向运动对润滑特性的影响程度随着倾角的增大而增加;粗糙度越大承载能力越强,同时接触情况越严重,会加速轴承的局部磨损。

多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析

目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料的减摩润滑效果及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验,通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。结果浸油条件下的摩擦因数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率,且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定。在滑动摩擦过程中,PPI含油试样由于温度和压力作用,PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动,形成润滑油膜,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对PPI试样起到良好的润滑和保护作用。随着温度和载荷的增加,润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化,使PPI在浸油条件下的摩擦因数呈现波动的趋势。结论适当的温度与载荷,有利于形成完整且稳定的润滑油膜,起到较好的润滑效果。因此,合理控制温度和载荷,可使PPI减摩润滑效果最佳,为其作为保持架材料在Si_(3)N_(4)全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。

石墨烯纳米颗粒润滑性能分子动力学分析

文中为了研究基础油液蓖麻油中加入石墨烯纳米颗粒后蓖麻油的润滑性能改变情况,运用分子动力学知识和LAMMPS仿真软件进行了粒子数密度、粒子径向分布势函数及热导率分析,同时探究了混合石墨烯的蓖麻油对切削加工后材料表面的形貌影响。仿真和试验结果表明:石墨烯纳米颗粒具有亲油性,蓖麻油分子在石墨烯周围呈层状分布,形成润滑油膜,此油膜具有良好的导热性和抗压性,以及良好的润滑效果,石墨烯的加入改善了蓖麻油的润滑性能。

考虑时变效应的织构缸套润滑性能分析及试验研究

内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究。为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获得润滑油膜压力分布规律,进而获得缸套-活塞环间的最小油膜厚度和摩擦力,并针对装配织构缸套的发动机开展台架试验。计算结果表明:缸内气体压力变化影响活塞环径向受力,时变效应使缸套-活塞环受挤压效应的影响;织构化缸套能够增加润滑油膜厚度、减少摩擦力,当微凹坑深度为4~7μm,织构面积密度较小如为5%、10%时,能够获得较佳的最小油膜厚度与摩擦力值。台架试验表明,与原发动机相比,装配织构缸套的发动机油耗性能明显改善,在中高转速下燃油耗降幅较为显著,油耗最大下降14.5%,而24 h机油耗减少26.48%。

设计参数与环境因素对艉轴承润滑性能的影响

为提高船舶舰艇的艉轴承在低速重载工况下的润滑性能,选择某船用推进轴系艉轴承为研究对象,利用Fluent的Mixture模型求解两相流动状态下水润滑轴承的润滑性能参数,并分析设计参数和环境因素影响下的轴承润滑性能。研究表明:承载力与长径比呈正线性相关,水膜最大压力随长径比的增加而增大,但增长速率逐渐放缓;承载力随沟槽数量的增加先增加后降低,峰值出现在沟槽数量为2时;随沟槽夹角或沟槽深度的增加,水膜最大压力与承载力逐渐下降,而摩擦因数会增大;V形槽轴承的流体动压效果较好,相比于U形槽轴承,承载力提高了7.2%;水膜最大压力随着轴线绕x轴倾斜角的增加,其增长速率逐渐增加,最大水膜压力点会偏离轴承中截面,倾斜角为0.020°时,水膜最大压力为无轴线倾斜时的7.2倍;海水盐度的增加会提高轴承润滑性能,海水盐度从0增加到100‰时,承载力提高了15.8%。该研究为艉轴承的设计优化和试验提供理论参考。

考虑热作用的复合织构滑动轴承润滑性能

为揭示热作用对复合织构滑动轴承润滑性能的影响规律,建立考虑润滑剂热作用影响的复合织构滑动轴承润滑性能求解模型,分析织构位置、转速及长径比对复合织构滑动轴承润滑性能的影响,并将其与单层织构轴承和无织构轴承进行对比。结果表明:1)无论是否考虑热作用,织构位置在轴承压力上升区时,复合织构轴承的承载力最大,摩擦系数最小;随转速的增加,轴承承载力与摩擦力增大,且复合织构轴承承载力最大,摩擦力最小;随长径比的增大,轴承承载力增大但摩擦系数减小,复合织构轴承承载力最大,摩擦系数最小。2)考虑热作用后,相同工况参数下,轴承承载力、摩擦力和摩擦系数相较于不考虑热作用的更低,但复合织构轴承的承载力总是高于单层织构轴承与无织构轴承,且摩擦力与摩擦系数最低。

Al_(2)O_(3)/SiO_(2)混合纳米流体微量润滑铣削润滑性能评价

由于不同纳米粒子组成的混合纳米流体比单一纳米粒子切削液具有更好的热物理性能,研究了纯Al_(2)O_(3)、纯SiO_(2)和不同质量比混合纳米流体微量润滑(minimum quantity lubrication,MQL)铣削45号钢的切削性能。试验结果表明,混合纳米流体比纯SiO_(2)铣削力降低,接触角减小,工件微观形貌好。不同配比的混合纳米粒子展现出了不同的润滑效果。当Al_(2)O_(3)的配比小于SiO_(2)时,Al_(2)O_(3)纳米粒子未完全包覆住SiO_(2),润滑效果较差。随着Al_(2)O_(3)比例增加,切削力和接触角都显著减小,工件表面质量提高。当Al_(2)O_(3)和SiO_(2)的质量比为3∶1时,得到的铣削力、表面粗糙度和接触角最小,工件表面质量最好。由此可见,Al_(2)O_(3)的含量影响了混合纳米流体的润滑效果。

风电齿轮箱滑动轴承润滑性能及可靠性分析

风电齿轮箱采用滑动轴承代替滚动轴承是未来发展的主流趋势,然而由于复杂多变的服役工况,风机滑动轴承的润滑规律尚有待深入研究。为此,建立风电齿轮箱滑动轴承的润滑分析模型,仿真分析多种工况下滑动轴承的润滑状态,并拟合出滑动轴承的最小膜厚经验公式;结合润滑可靠性理论,基于最小膜厚公式建立润滑可靠性模型,并采用该模型研究风机在启动和停机工况下齿轮箱滑动轴承的润滑性能;提出一种风电齿轮箱滑动轴承的润滑可靠性分析方法,分析风电齿轮箱滑动轴承的润滑可靠性。结果表明:启动过程中滑动轴承的最小膜厚先快速增大,随后迅速下降直到稳定状态,而停机过程中最小膜厚则迅速降低;停机工况下滑动轴承的润滑失效时长要高于启动工况;外载荷方向对启动工况的润滑失效概率影响较大,对停机工况的影响较小。

核主泵轴系推力轴承复杂工况下的润滑性能分析

针对核主泵轴系工作时变载荷、润滑油水侵及转子倾斜等复杂工况,开展推力轴承的润滑性能研究;分析核主泵轴系推力轴承的结构和使用工况,建立推力轴承润滑性能的计算模型。针对核主泵运转过程中的变载荷工况,以不同载荷为输入参数,计算变载荷工况下推力轴承的最小油膜厚度、温升、摩擦力矩及功耗等润滑性能参数。针对润滑油水侵工况,选用含有质量分数1%海水的68号润滑油,分析润滑油混入空气中雾化海水时推力轴承的润滑性能。针对轴承转子倾斜工况,建立计入转子倾斜的推力轴承润滑性能计算模型,计算转子倾斜1′~20′时的润滑性能。研究结果表明:变载荷工况下最小油膜厚度随着载荷的增大而减小,在载荷为2000 kN时达到最小值;温升随着载荷的增大而增大,摩擦力矩及功耗均随载荷的增大而增大;海水入侵后润滑油的黏度会降低,从而影响轴承的承载能力;平衡块支撑结构对推力轴承有良好的均载效果,允许的轴线倾角可以达到10′。

等离子体改性超高分子量聚乙烯增强环氧树脂自润滑性能研究

通过等离子体处理在超高分子量聚乙烯(UPE)表面接枝极性基团,增强其与环氧树脂(EP)基体的界面粘附力,改性UPE的加入增强了环氧树脂EP的自润滑性能。结果表明:添加质量分数4%的改性UPE,使EP复合材料的摩擦系数和比磨损率降低至0.016和0.98×10^(-5)mm^(3)/(N·m),相比于纯EP,分别降低了96.3%和91.1%。

安装倾斜对轴系推力轴承润滑性能的影响

针对金斯伯里平衡块式推力轴承,给出了在轴线偏斜时各瓦块的载荷分配方程。建立了推力轴承润滑性能的计算模型,给出了最小油膜厚度、最大温度、流量及功耗等润滑性能参数的计算方法,获得了轴线偏斜下金斯伯里推力轴承润滑性能的计算流程。计算分析了金斯伯里推力基本润滑性能随转速、载荷变化的规律以及轴线向轴承瓦块支点偏斜(偏斜角度在5~20′)时的轴承瓦块的载荷、最小膜厚和油膜最高温度。研究结果表明:最小膜厚、流量、功耗、最大弹性变形、最大热变形等参数对转速和载荷的变化均较为敏感,油膜最高温度对转速和载荷的变化都不太敏感;轴线发生偏斜后,对最小膜厚的影响较大,对油膜最高温度的影响不大,偏斜角度为20′后轴承仍能正常工作。

盐水钻井液的腐蚀和润滑性能研究

现场钻井过程中,钻井液种类对钻井设备磨损和腐蚀影响甚大。基于此,评价了自来水、海水、NaCl和HCOOK对金属材料的腐蚀和对钻井液润滑性能的影响。失重法和电化学法分析钻井液滤液的腐蚀性能。实验发现,高盐含量促进了N80钢表面的导电性,且Cl^(-)对金属表面的穿透作用极强,加快金属的腐蚀反应;HCOOK不具有氯化物侵蚀性,降低金属表面的腐蚀速率。润滑性能评价发现,海水中含有一定量的无机盐,导致海水的摩阻系数大于自来水。另外,NaCl使钻井液的摩阻系数更大,表明盐的存在,恶化了钻井液的润滑性能。

机械工程领域轴承磨损与润滑性能优化的研究与探索

在机械工程中,轴承的磨损及润滑状况直接关系到轴承的工作效率与寿命。为此,文章从轴承磨损理论及影响因素入手,研究轴承磨损机理、主要影响因素及影响因素。在此基础上,开展轴承润滑特性的理论研究,探索润滑剂和润滑状态对轴承性能的影响规律,揭示轴承润滑理论的发展和前沿,优化润滑策略以提高轴承的使用寿命。在此基础上,开展轴承磨损和润滑性能试验研究,验证优化策略的有效性。在此基础上,结合摩擦磨损机理及润滑特性理论,对轴承优化设计及应用进行了探讨。并以工程实例说明了轴承优化策略在工程实践中的应用。

工程塑料表面微纳结构对润滑性能的影响研究

在现代工业飞速发展的背景下,工程塑料在各种工程机械设备和精密仪器中的应用日益广泛。然而,在高负荷、高速度或高温等苛刻工作条件下,塑料部件的摩擦和磨损问题逐渐凸显,严重影响了工程设备的使用寿命和性能。为了提升工程塑料的润滑性能,减少摩擦损耗,研究者们不断探索新的表面处理技术。其中,构建微纳结构改善润滑性能的方法备受关注。微纳结构不仅能够储存润滑油,降低摩擦系数,还能在摩擦过程中形成稳定的润滑膜,从而显著提高工程材料的耐磨性。鉴于此,本研究深入探讨工程塑料表面微纳结构对润滑性能的具体影响,以期为优化工程塑料的摩擦学性能提供理论依据和实践指导。

磁水复合式水润滑艉轴承设计及其润滑性能研究

推进轴系是舰船艉部振动最重要的激励源,而传统的推进轴系与船体结构通过支承轴承联接,这两部分之间没有相应的减振措施,因此推进轴系上的激励直接作用于船体结构,形成辐射噪声。本文以舰船艉部减振及提高水润滑轴承使用寿命为目的,利用磁力轴承低摩擦、结构简单等优点,设计一种新型磁水复合式水润滑艉轴承,对其摩擦学性能进行数值分析,并与传统水润滑艉轴承的性能进行对比。结果表明,磁水复合式艉轴承在外载荷、转速及轴承间隙相同的情况下,最小液膜厚度变大,最大液膜压力减小,轴承温升降低,说明磁力支承可以有效改善水润滑轴承润滑状态,提升轴承承载能力,减少轴承摩擦损失,可为未来舰船低摩擦艉轴承设计提供新的技术途径。

几何和环境因素对屏蔽电机主泵推力轴承润滑性能的影响

为在设计时更准确把握屏蔽电机主泵推力轴承的使用效果,掌握不同几何和环境因素对推力轴承润滑性能的影响规律,对屏蔽电机主泵推力轴承的工况和结构进行分析,建立推力轴承润滑性能计算模型,在算法上对求解方法进行实现,并通过理论计算分析了径向偏支系数、瓦块数、润滑剂、供油温度以及轴线倾斜角度等几何和环境参数对主泵推力轴承润滑性能的影响.研究结果表明:径向偏支系数对最小油膜厚度、温升、功耗影响较大;采用6扇瓦块时的流量是8扇瓦块的1.73倍,采用8扇瓦块时的功耗是6扇瓦块的1.85倍;水润滑时的润滑性能值较油润滑时均有明显降低;改变供油温度,对推力轴承的润滑性能影响明显;轴线倾斜后,推力轴承的最小油膜厚度变小,温升增大,流量减小,功耗减小,其中最小油膜厚度减小的幅度较大;在设计时径向偏支系数的选取很重要,从降低轴承功耗的角度,采用6扇瓦块的结构比8扇瓦块有优势,采用水润滑可以大大降低轴承的温升和功耗.

弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响

为了研究弹性材料表面微织构对摩擦副空化现象和润滑特性的影响,建立考虑空化效应的二维弹性织构计算模型,采用流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用。对比刚性材料表面微织构,从弹性模量、滑动速度、微织构深度以及织构间距等方面分析弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响,通过实验验证模拟结果的准确性。结果表明:弹性织构摩擦副比刚性织构摩擦副摩擦因数更小,润滑性能更好;存在最优织构深度,使得弹性织构摩擦副的摩擦力最小且承载力最大;适当增大滑动速度以及织构间距可以提高弹性摩擦副的润滑性能;随着弹性模量的降低,弹性变形和油膜厚度增加,空化现象更为显著,摩擦副的润滑性能得到提升。

离子液体催化多乙基萘基础油的合成及润滑性能研究

本实验以焦化萘和乙烯为原料,以有机铵盐/金属氯化物离子液体作为催化剂,通过烷基化反应合成多乙基萘润滑基础油。通过调控离子液体阴/阳离子的组分发现,AlCl_(3)/Et_(3)NHCl离子液体对萘与乙烯烷基化反应表现出良好的催化性能。通过对反应条件的优化(催化剂用量、反应时间和温度),合成了两种不同组成的基础油PEN-1(单/二乙基萘占92.9%)和PEN-2(多乙基萘占91.3%)。润滑性能测试结果表明,烷基侧链数目较多的PEN-2基础油表现出良好的摩擦学性能,且其抗磨损性能优于商用烷基萘基础油AN5,展现出良好的应用前景。

考虑界面滑移和惯性力效应的水润滑轴承润滑性能分析

针对界面滑移和惯性力效应对水润滑轴承润滑性能的影响展开研究。推导综合考虑界面滑移和惯性力效应的修正雷诺方程,采用有限差分法求解研究轴承润滑机制,给出界面滑移和惯性力效应对水膜压力、承载力和摩擦因数的影响规律。针对某实际轴承分别采用提出的模型和有限元法进行润滑性能计算,二者结果吻合较好。研究结果表明:界面滑移和惯性力效应不改变润滑性能参数随偏心率变化趋势,界面滑移降低了润滑性能参数的数值大小,最大降幅5%左右,惯性力效应则略微增大其数值,最大增幅小于1%;相比于界面滑移,惯性力对润滑性能的影响较小,几乎可以忽略。研究结果对水润滑轴承的设计与计算具有一定的指导意义。

轮缘推进电机推力轴承水润滑性能分析

轮缘推进电机采用海水润滑,由于海水黏度低,难以建立有效的动压润滑效应。同时随着轮缘推进器的推进功率不断提升,其传递的推力也显著升高。这些问题以及需求对轮缘推进器推力轴承的润滑性能提出了新的挑战。提出一种满足轮缘推进电机推进需求的推力轴承设计方案,结合流体动力润滑理论,建立水润滑推力轴承流体动力学模型,基于有限单元法计算了推力轴承的压力分布和最大温度分布,以及雷诺数和摩擦功耗的变化规律。结果表明:该轮缘推进电机推力轴承的压力集中分布在轴瓦中间部分,并随轴瓦倾角和膜厚而变化;温度分布随转速基本保持不变;高速情况下雷诺数大幅降低;摩擦功耗随转速持续增加。