无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副弹流润滑分析

为了研究无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副共轭齿对在运行周期内的润滑性能,结合经典啮合理论,通过改变工具母面的转角参数,得到了重构接触线后端面式啮合的三维数学模型,并针对蜗杆两段式啮合的特点,构建了对应的弹流润滑模型,最后对共轭齿对啮合处在一个工作周期内的润滑特性和最小油膜厚度分布规律进行了分析。结果表明:啮入端沿接触线处的最小油膜厚度大于啮出端的最小油膜厚度;根据最小油膜厚度与膜厚比的分布情况,可知该传动在整个周期内主要以部分弹流润滑为主;适当地增大蜗杆分度圆直径和工具母面的产形倾角,能够有效地改善该新型蜗杆副的润滑特性。

压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性影响研究

湿式离合器存在因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,且目前很少有学者从局部微观角度出发,研究压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性的影响。为此,从局部微观角度出发,对湿式离合器局部润滑与摩擦的压力影响特性进行了仿真分析和试验测试研究。首先,采用平面副热弹流混合润滑模型,求解了微凸峰承载力和流体动压的大小;然后,设计了湿式离合器小试样销盘试验,测试了各压力工况条件下,离合器局部润滑和摩擦特性的变化规律;最后,结合仿真计算和试验测试,研究了压力对局部压强分布及承载比、实际接触面积、局部温升和摩擦系数的影响。研究结果表明:随着平均面压从1.4 MPa升高到4.2 MPa,润滑油膜厚度减小,更多的微凸峰开始接触,实际接触面积率从不足1%快速增大到约4.5%;同时摩擦系数从约0.047快速增大到约0.074,且摩擦系数的增大速度与实际接触面积率的增大速度基本一致。

燃油介质作动器往复密封摩擦热效应及磨损特性分析

发动机矢量推力作动器采用燃油作为传动介质,燃油的低黏度将使作动器密封接触面处于不良润滑条件,密封件摩擦磨损问题突出。针对燃油介质作动器不同压力、作动速度及油液温度的工作环境,建立往复密封热弹流混合润滑数值仿真模型,分析往复密封接触面摩擦热效应对油膜行为的影响,确定热分析边界条件,计算密封系统的瞬态温度分布。根据热分析结果,对油液黏度及密封区域内的油膜厚度进行修正,考虑密封件润滑条件探究摩擦热效应对密封性能与磨损特性的作用机理,分析不同工况条件对油膜厚度、摩擦力和磨损深度分布的影响,为设计高性能航空密封件奠定理论基础。

密封面磨损对V形组合密封圈性能的影响

密封面磨损对V形组合密封圈的密封性能有显著影响。建立了V形组合密封圈的有限元模型,基于V形圈接触压力大的地方磨损较快且磨损较大的区域向空气侧移动的特点,在有限元仿真计算中通过修改V形圈的轮廓来表示V形组合密封圈不同的磨损状态,进而研究密封圈在不同磨损状态下的接触压力分布情况。考虑到V形组合密封圈变形与润滑油膜之间的耦合作用,基于弹性流体动压润滑理论,建立了V形组合密封圈弹流润滑数学模型。基于小变形理论,通过变形影响系数矩阵法得到V形组合密封圈在高压作用下的弹性变形,通过有限差分法求解了密封圈在工作过程中的油膜压力分布和厚度分布,分析了密封面磨损和粗糙度对组合密封圈润滑性能的影响。搭建了V形组合密封圈性能实验台,得到了在轻度和中度磨损状态下密封圈在不同电机转速下的摩擦扭矩和泄漏率,并将实验结果与仿真结果进行对比。结果表明:随着磨损加剧,靠近润滑油一侧油膜的压力和厚度增大;对于已经发生磨损的密封圈,粗糙度的提高会使其油膜压力增大;转速提高会使密封圈所受的摩擦扭矩和泄漏率增大。研究结果为提高V形组合密封圈的性能提供了参考。

高压工况上游泵送机械密封热力变形与密封性能分析

为研究高压工况下上游泵送机械密封的性能,考虑密封环与润滑液膜间的流固热力耦合作用,建立了其热弹流润滑模型,基于有限单元方法求解液膜润滑方程、密封环热传导方程和热力变形方程,采用三重迭代算法实现膜压、膜厚、温度和变形之间的耦合求解,研究了转速、密封压力和介质温度对上游泵送机械密封端面变形的影响规律,分析了热力变形作用下密封的上游泵送能力。研究结果表明,高压工况下密封端面产生了沿上游泵送方向收敛的液膜间隙,高密封压力下的力变形是主要原因,热变形部分抵消了压力变形带来的影响;随转速的增大,液膜沿上游泵送方向的收敛程度减小,上游泵送率增大,摩擦因数增大;随着密封介质压力的增大,液膜收敛程度增大,摩擦因数减小,上游泵送率大幅减小;随密封介质温度的升高,液膜收敛程度减小,摩擦因数减小,上游泵送率有所增加。研究结果可为高压上游泵送机械密封环的结构优化和设计提供理论参考。