THERMOHYDRODYNAMIC LUBRICATION ANALYSIS ON EQUILIBRIUM POSITION AND DYNAMIC COEFFICIENT OF JOURNAL BEARING

The finite element method （FEM） is introduced to calculate the oil film pressure and temperature distribution of a journal bearing. The perturbation is performed directly on the finite element equation. Consequently, the Jacobian matrices of the oil film forces are concisely obtained. The equilibrium position of the bearing with a given static load is found by the Newton-Raphson method. As byproducts, dynamic coefficients are obtained simultaneously without any extra computing time. From the numerical results, it is concluded that the effects of film temperature on stiffness coefficients are bigger than those on damping coefficients. With the increase of rotational speed, the load capacity and the stiffness coefficients of the journal bearing are increased when the eccentricity is small, while decreased when the eccentricity is big.

热边界条件对径向轴承的热流体动力润滑分析的影响

建立了径向轴承的三维热流体动力润滑模型,该模型涉及质量守恒广义Reynolds方程、三维能量方程和固体热传导方程的联立求解。在此基础上,对几个重要热边界条件的处理方式进行了深入的研究。结果表明,热边界条件的处理对径向轴承热流体动力润滑分析的结果有较大的影响,为了获得可靠的计算结果,应根据实际的操作工况合理地确定热边界条件。

计入热变形影响的内燃机主轴承热流体动力润滑分析

根据动载滑动轴承热流体动力润滑理论,结合热变形矩阵法,提出一种考虑热变形因素影响时的内燃机主轴承热流体动力润滑分析方法,阐述该方法的基本理论和控制方程,探讨热变形因素对主轴承工作时的轴心轨迹、润滑油流量、最大油膜压力和最小油膜厚度等状态参量的影响情况。结合一主轴承实例进行数值仿真分析,仿真分析结果发现,计入热变形影响因素后,同未考虑热变形影响时分析得到的结果相比,轴心运动轨迹发生了很大变化,平均润滑油流量和一个载荷周期内的最大油膜压力均明显增加,一个载荷周期内的最小油膜厚度明显减小,润滑油平均温升则稍有减小。内燃机主轴承在工作时受各种热源因素的影响会产生热变形,在主轴承设计以及内燃机润滑系统供油量设计过程中考虑这种变形因素的影响是很有必要的。

计及表面变形的轴向柱塞泵滑靴副热流体动力润滑分析

考虑热变形和弹性变形等影响因素,对倾覆状态下滑靴副热流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论不同柱塞腔压力、主轴转速和进口油液温度等工况下热变形和弹性变形对滑靴副热流体动力润滑性能的影响。采用有限差分法联立求解雷诺方程和油膜厚度方程进行滑靴副油膜润滑分析,采用有限单元法计算滑靴表面变形,采用能量方程和热传导方程计算油膜温度。结果表明,计及热变形和弹性形变时,油膜压力和油膜厚度场在滑靴中心油室和边缘处出现凸起峰值;油膜温度场沿滑靴半径方向由内向外递减分布;柱塞腔压力越大,主轴转速和进油口温度越高,油膜厚度的振荡衰减特征越明显,摩擦转矩随油膜厚度减小而增大,处于柱塞泵的吸排油交替区时的油膜厚度和摩擦转矩出现峰值。

轧机油膜轴承润滑理论的回顾与展望

综述了国内外轧机油膜轴承的理论研究和应用研究现状,展望了轧机油膜轴承的发展方向,指出轧机油膜轴承的热弹流润滑理论和延寿技术的研究,是实现油膜轴承全优润滑的关键技术。

螺旋面扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

提出了一种适用于推力轴承的新型瓦——螺旋面扇形瓦，并对其热动力润滑性能进行了分析。螺旋面瓦与平面瓦比较，因其本身具有一定的斜度而具有许多特点，如油膜厚度大，承载能力大，剪切速率低，粘性耗散小，温升较小，功耗少而且制造加工容易等，因此可以很好地取代平面扇形瓦。

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑分析

考虑轴瓦弹性变形,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑(THD)与TEHD模型的润滑性能差异,分析轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响。结果表明,轴瓦弹性变形导致最小油膜厚度减小、流体动压力的梯度下降,但对瓦面温度的影响较小;THD模型高估了轴承的承载能力,在高速重载的场合,这种误差可能导致轴承润滑失效。因此,在滑动轴承设计中有必要考虑轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响。

柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据。

螺旋槽液膜密封热流体动力润滑性能分析

基于热流体动力润滑理论,建立了基于质量守恒和能量守恒的螺旋槽机械密封准三维热流体动力模型,采用有限单元法同时求解跨膜平均能量方程和动静环热传导方程,并迭代求解广义雷诺方程和温度方程获得了液膜压力、温度和密封环的温度分布。对比分析了不同螺旋槽参数下密封热流体动力润滑(THD)和流体动力润滑(HD)的密封特性。结果表明:高黏度下润滑液膜的热效应不可忽略。与THD模型相比,HD模型过高估计了开启力和摩擦系数,但低估了密封泄漏率。以开启力为目标,THD模型下的最优槽深小于HD模型下的值;大的槽坝比和螺旋槽个数均会增加密封泄漏率;螺旋槽结构对摩擦系数的影响规律与开启力趋势相反;大槽深和大槽坝比有助于降低液膜和密封环的温度。

高压大流量乳化液泵滑动轴承热流体动力润滑仿真分析

建立了滑动轴承热流体动力润滑模型,并针对乳化液泵曲轴滑动轴承在工作状态下的热流体动力润滑性能进行了仿真研究,主要分析讨论了偏心率、润滑油黏度和曲轴转速对滑动轴承润滑性能的影响。计算中采用了二维Reynolds方程计算滑动轴承的油膜的压力分布及厚度分布,采用能量方程和黏温方程耦合计算求解滑动轴承油膜的温升分布,并应用有限差分法通过Fortran程序对模型中的各方程进行了迭代求解。通过理论与试验方法验证了热流体动力润滑模型的正确性:滑动轴承的最小油膜厚度仿真计算结果与理论值相吻合,且为偏心率的单调递减的线性函数;润滑油黏度对滑动轴承内压力影响系数的仿真值与试验值吻合较好。仿真结果表明:滑动轴承油膜的承载能力,随着偏心率、润滑油黏度、曲轴转速的增加而增大;滑动轴承油膜的换热能力,随偏心率、润滑油黏度以及曲轴转速的降低而增加。

轴颈倾斜微型气体轴承的热流体动力润滑分析

基于能量守恒原理推导计入气体稀薄效应的修正能量方程及其有限差分表达式,并通过偏导数法和有限差分法联立求解修正Reynolds方程、修正能量方程、气体黏温关系和气膜厚度方程,详细研究了微型气体轴承静动态性能随结构参数、轴颈倾斜方位角和黏温热效应的变化规律。结果表明:气膜热效应提高了微型气体轴承的承载能力、摩擦因数和动态刚度系数,而降低了直接阻尼系数,轴颈倾斜误差对微型气体轴承的静、动态性能均产生不利影响,计算结果可为提高微型气体动压轴承-转子系统的稳定性提供重要理论依据。

剪切稀化对径向滑动轴承润滑特性的影响

为研究润滑油的剪切稀化效应对径向滑动轴承性能的影响,考虑剪切稀化、紊流、质量守恒边界建立了轴承的热流体动力学润滑分析模型,采用有限元法求解了其润滑性能,通过对比理论与试验结果验证了理论分析模型的正确性,分析了不同转速、载荷和进油温度下剪切稀化对轴承润滑性能的影响规律(油膜厚度、油膜压力、温升、功耗、流量等),探讨了温度计算模型对剪切稀化效应的适用性。结果发现,剪切稀化效应对轴承润滑特性具有重要影响,其作用强弱与载荷和转速等条件强烈相关;轻载工况剪切稀化对轴承润滑特性体现为正面作用,重载工况体现为负面作用;发现温度计算模型对选用不当和定偏心计算是造成功耗等理论计算结果与试验之间存在较大偏差的两个主要原因。最后给出了工程上选用具有剪切稀化效应润滑油的适用工况与条件。

航空齿轮泵滑动轴承接触状态流体润滑特性

针对航空齿轮泵处于高负荷状态齿轮轴-轴瓦润滑间隙的润滑问题,将CFD仿真与齿轮轴刚性模型相结合实现了基于CFD径向运动分析的瞬时润滑计算。得到了齿轮泵瞬态场影响下的齿轮轴径向微动情况,在此基础上基于轴承三维热流体润滑计算模型和微凸体接触模型实现了对润滑油膜在高偏心接触状态的特性分析。结果表明:齿轮泵CFD仿真结果与试验结果的误差小于10%,而仿真得到的内流场的瞬变性将通过改变齿轮轴所受径向载荷的波动形状从而影响到轴承的润滑特性。通过对轴承润滑模型的数值计算发现:相比于非接触状态,轴承处于高偏心接触状态时介质的高温、低黏现象加剧。