基于修正共形接触的往复压缩机轴承碰磨研究

传统Hertz接触模型在分析往复压缩机轴承碰磨故障时,存在计算误差大的问题。为此,针对滑动轴承碰磨故障的共形接触特点,提出一种适用于轴承碰磨故障的修正共形接触力模型。该模型在L-N接触力模型的基础上引入修正刚度系数Kc和修正刚度指数nc,得到修正共形接触力模型。基于拉格朗日第二类动力学方程,建立含有往复压缩机连杆大头处轴承间隙的动力学方程;利用RecurDyn软件仿真验证修正共形接触力模型的正确性;分析不同轴承间隙对十字头加速度和轴承接触力的影响,并研究了轴承最大磨损间隙下的轴心轨迹。研究结果表明:修正共形接触力模型相比于L-N接触力模型,更适用于小间隙的载荷接触,且修正共形接触力模型相比L-N接触力模型误差最大可减少约82%。所提出的修正共形接触力模型更适应于往复压缩机轴承间隙碰磨故障的描述。

共形接触粗糙表面润滑问题的多尺度计算方法

为求解共形接触粗糙表面的润滑性能,提出非周期多尺度润滑问题的确定性计算方法——有限细胞法(Finite cell method,FCM),详细介绍FCM的基本原理和关键实施步骤,通过数个算例,对比验证FCM在求解周期和非周期多尺度润滑问题时的计算速度,求解精度和并行特性。结果表明:以传统FEM作为参照,FCM计算误差不大于0.2%,计算规模可扩大2至3个数量级,并可显著降低计算时间。因此,FCM是求解共形接触粗糙表面润滑问题的一种切实可行的计算方法,同时FCM与控制方程无关的特性也为求解工程中其他领域的多尺度问题提供了参考。

具有曲面接触斑弹性体滚动接触理论及其数值方法

该文基于了Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论模型,考虑滚动接触物体具有曲面接触斑,利用有限元法,推导出物体柔度系数,即力与位移之间的关系,将理论模型转化为数学上的非线性规划问题。结合拉格朗日乘子法,求解非线性方程组,从而得到接触斑力学行为。该模型是考虑曲面接触斑三维弹性体滚动接触理论模型,考虑了滚动接触物体的真实几何尺寸和接触区外边界因素对滚动接触行为的影响。为解决任何几何形状弹性体滚动接触问题提供了方法。该文主要对二维问题的数值模拟,所得数据结果较为合理。并结合商业有限元软件计算结果对静态问题进行对比验证,两种模型的分析结果吻合的较好。该文的模型和数值方法进一步完善后将适用于任意曲面接触斑滚动接触问题的求解。

新型高速宝石枢轴承抗磨损性能优势分析

新型宝石枢轴承应用于高速旋转机械,抗磨损性能优势明显,而相关的理论和计算分析一直是一个空白。枢轴承接触区的应力水平直接影响轴尖的磨损进程,接触力的计算是研究的重点。基于有限元分析软件ANSYS,通过与经典Hertz接触解进行对比,说明有限元方法求解接触问题的有效性,进而对磨合磨损阶段的轴尖进行磨损量的分析和接触应力的计算,结果表明新型轴尖具有磨合时间短,磨合磨损量小的抗磨损性能优势。