内燃机缸套-活塞环磨合过程中微凸体承载研究

为获得内燃机缸套-活塞环磨合磨损过程中微凸体的承载情况,利用粗糙峰的接触模型推导出磨合过程中微凸体承载方程,其中对弹性变形部分微凸体承载和塑性变形部分微凸体承载分别进行了研究,重点比较了内燃机缸套-活塞环磨合过程中假定接触微凸体全部为弹性变形与考虑接触微凸体产生弹、塑性变形时承载能力的不同.研究结果表明,在磨合磨损的中后期,即当h/σ大于0.5,ψ小于0.9时,两者差别不大,可以假定微凸体变形全部为弹性变形进行微凸体载荷的计算;而在磨合磨损初期,即当h/σ小于0.5,ψ大于0.9时,假定微凸体变形全部为弹性变形时的承载为考虑弹、塑性变形时的50%～85%左右.考虑到内燃机缸套-活塞环磨合过程中初期磨合的重要性,在计算缸套-活塞环磨合过程中微凸体承载时,应将塑性变形部分微凸体和弹性变形部分微凸体承载分别进行研究.也说明了本文所建立的微凸体承载方程更有益于缸套-活塞环磨合过程的摩擦学状态分析.

缸套—活塞环磨合过程中微凸体承载的理论研究

为获得内燃机缸套—活塞环磨合过程中微凸体的承载情况,利用粗糙峰的接触模型推导出磨合状态下微凸体承载方程,对弹性变形微凸体承载和塑性变形微凸体承载分别进行了研究,并对Gaussian分布下的微凸体承载方程进行了理论分析,重点讨论了内燃机缸套—活塞环磨合过程中塑性变形微凸体承载能力的变化。分析结果表明,磨合初期,塑性接触部分微凸体承载较大（占微凸体总承载的70%-80%）;随着磨合的进行,塑性接触部分微凸体承载占微凸体总承载的比例逐渐减小,是一个动态变化的过程。所建立的微凸体承载方程为磨合过程的动力学建模及缸套—活塞环摩擦学状态分析提供了理论支撑。

低速重载风电齿轮箱径向滑动轴承多运行状态润滑性能分析

针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况,基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型,分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹,获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态;分别研究了表面综合粗糙度、轴颈倾斜角度、轴颈转速对轴承启动和稳定运行整个阶段润滑性能的影响规律。结果表明:启动阶段偏心率出现最大值,粗糙接触引起破膜风险最大;随着表面综合粗糙度由0.6增大至1.2μm,轴承承载力和摩擦因数均增加,启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段增加约13.62%和131.58%;随着轴径倾斜角度由0.0001°增大至0.0004°,轴承承载力和摩擦因数均增大,且启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段平均约高出30%和116%;随着转速的增加,轴承的承载力增大,摩擦因数减小,有利于提高轴承性能。计算结果为评价滑动轴承频繁启动工况下的磨损风险提供了重要依据,为滑动轴承的运行温度、油膜压力等轴承结构设计和选型提供参考。

机械密封摩擦副端面接触分形模型的修正

分析了原机械密封摩擦副端面接触分形模型存在的问题,并进行了修正,得到了摩擦副端面微凸体承载面积比与端面比压的关系式。修正模型考虑了摩擦副端面间流体膜压的作用、微凸体实际微接触面积与微接触截面积之间的区别,并通过采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足了接触微凸体在变形状态转变临界点处的接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。依据修正后的接触分形模型对密封面配对材料为硬质合金YG8-碳石墨M106K的部分平衡型机械密封摩擦副端面微凸体承载面积比的影响因素进行了分析。结果表明,微凸体承载面积比随着弹簧比压的增大近似呈线性增大,随着密封流体压力的增大而非线性单调增大,随着端面分形维数的增大先增大后减小,随着端面特征尺度系数的增大而减小;在正常工作参数范围内,真实接触面积仅占名义接触面积的很小一部分。