界面速度与温度滑移对有限长线接触纯滑动热弹流接触的影响

随着表面工程技术的发展,润滑界面发生滑移的现象已比较常见.除了发生界面速度滑移,在有显著温升的弹流接触界面也有可能发生温度滑移.本研究在有限长线接触纯滑动热弹流润滑问题的基础上,建立了4种界面滑移模型,采用数值分析方法,揭示了在运动和静止表面分别发生速度和温度滑移时接触区润滑特性的变化.研究发现,运动表面的速度滑移会阻碍接触区的润滑油流动,而静止表面的速度滑移则促进润滑油流动;运动表面的温度滑移会降低接触区内的温升,静止表面的温度滑移则会显著增加接触区的温升并降低摩擦系数.速度和温度滑移都可能将摩擦系数降到0.01以下,实现超滑,但静止表面的温度滑移对摩擦系数的影响更为显著.

基于有限长线接触理论的齿轨列车齿轮齿条接触分析及齿形优化设计

为了探究齿轨列车曲线行驶时驱动齿轮与齿条轨道啮合中心距误差和轴线不平行度误差对接触应力分布的影响,基于有限长线接触理论,建立了综合考虑两种误差的齿轮齿条接触应力分析模型;通过与误差条件下的齿轮齿条接触有限元仿真进行对比,证明建立的模型具有良好的计算精度。基于该模型,研究了不同误差水平和综合两类误差作用下的接触应力响应,揭示了两类误差对接触应力分布的影响机理,并据此提出应对措施。研究结果表明,提出的接触应力分析模型能准确反映啮合中心距误差和轴线不平行度误差综合作用下齿轮齿条的接触情况;接触应力水平随啮合中心距误差的增大而增大,接触应力轴向不均匀程度随轴线不平行度误差的增大而增大;啮合中心距误差会加剧轴线不平行度误差引起的轴向接触应力不均匀性,轴线不平行度误差对啮合中心距误差的作用效果有轻微的抑制作用;啮合中心距误差的内在作用机理是减小了相同载荷水平处的承载面积,轴线不平行误差的内在作用机理是曲线内侧的齿轮齿条率先接触,产生了更大的变形;齿轮挖根可消除轴线不平行误差的影响,齿轮螺旋线修形可降低轴线不平行误差的影响。

粗糙度纹理对有限长线接触混合润滑影响

采用统一Reynolds方程建立有限长线接触混合润滑模型,研究横向、纵向和二维规则表面粗糙度的波长、幅值及工况变化对润滑影响.结果表明:波长、幅值与工况对三种表面粗糙度接触副的润滑影响类似;随着载荷增大,平均膜厚降低,摩擦系数、接触载荷比与接触面积比均增大;随着转速升高,平均膜厚增大,摩擦系数、接触载荷比与面积比均降低,其中摩擦系数随转速进一步增大而小幅升高.在润滑状态转换区域润滑特征参数变化显著,而其他润滑区域变化平缓.沿卷吸速度方向的压力与膜厚波动分布存在相位差,垂直方向则同相位;相同的工况和粗糙度参数时,纵向粗糙度分布更有利于接触润滑.

摆动工况下有限长线接触弹流润滑研究

针对对数凸型滚子接触副,推导出滚子按照正弦规律摆动时的等温有限长弹流数值分析模型,通过分别建立两套坐标系统的方法解决了求解过程中润滑入口区和出口区在摆动周期内交换的问题,揭示了摆动过程中油膜压力和厚度的分布规律,并讨论了摆动频率的影响.结果表明:在摆程不变的条件下,膜厚随摆动频率增加而增大,有利于润滑膜的建立,但同时会增加1个周期中的最大压力及压力波动幅度,使工件易于疲劳;对于相同凸度量,在低频摆动工况下边缘效应较高频工况下的严重,因此在低频摆动工况下使用滚子设计时需要增大其凸度量.

考虑粗糙峰弹塑性变形和润滑油性质的有限长线接触副混合润滑模型

基于载荷分享机制和考虑粗糙表面接触变形的统计学模型,建立了耦合粗糙峰接触弹塑性变形与边界膜摩擦化学效应的有限长线接触热弹流混合润滑模型,通过与无限长线接触混合润滑模型的分析结果、有限长线接触光弹流润滑实验以及双圆盘实验结果的对比,验证了所建模型的可靠性,并探讨了表面粗糙度和润滑油性质对接触副润滑性能的影响.结果表明,降低表面粗糙度可以改善润滑状态,从而提高有限长线接触副的极限承载力.

有限长线接触非牛顿热弹流润滑分析

建立有限长圆柱滚子的非牛顿流体热弹流润滑模型,选取Ree-Eyring流体和Power-Law流体进行有限长线接触弹流润滑分析。研究表明:随着接触线长度增大,端部效应减弱;Ree-Eyring流体特征剪切力对润滑温升和剪切力影响较大,而对润滑压力与膜厚影响甚微;Power-Law流体随指数增大,润滑膜厚明显降低;随载荷、转速升高,热解与等温润滑结果差异增大,热效应对摩擦因数的影响尤其显著。

有限长线接触混合润滑特性研究

选择规则表面粗糙度分布,建立了有限长线接触混合润滑模型,数值模拟粗糙度幅值、波长、方位角和工况变化对润滑特性的影响。结果表明:建立的数学模型在较宽工况范围内具有良好的适应性;随着粗糙度波长增大,接触线中部首先发生润滑状态改变,说明增大粗糙度波长有益于改善润滑;随着粗糙度幅值增大,压力波动剧烈,边缘效应更加显著;工况变化对润滑状态影响明显,其中在润滑状态转换区域的润滑特征参数变化显著;随着粗糙度方位角的变化,润滑特征参数呈现周期性波动,当方位角为0°时润滑状态最佳,方位角为45°时润滑状态最差。

基于有限长线接触的直齿轮弹流润滑数值模拟

针对具有旋转与轴向2个方向速度的胶印机窜墨棍直齿轮润滑问题,提出一种基于有限长线接触的直齿轮弹性流体动压润滑的数值模拟方法.首先,对模型进行几何分析,并运用有限长弹流理论建立了包含2个方向速度的控制方程,如Reynolds方程、油膜几何方程、润滑油黏度、密度方程和载荷平衡方程;然后,对控制方程进行无量纲化以提高数值计算效率和求解的收敛性;最后,采用有限差分法对具有强非线性的控制方程进行离散化,并采用多重网格法进行数值求解.数值计算结果表明,该方法能有效获得直齿轮不同工况下的润滑油膜压力、膜厚分布,同时还可得到相应的油膜摩擦系数,为研究具有2个方向速度的直齿轮摩擦问题提供了一种有效途径.

有限长线接触弹流润滑研究的现状与展望

在已有的研究工作积累和文献调研的基础上，对有限长线接触弹流润滑研究的形成背景、发展过程、研究现状及其应用等进行了简要的综合介绍与分析评述，并指出了现有研究工作的特点、存在的问题和进一步研究的主攻方向及其必要性，展望了这方面研究工作的发展前景．

基于渗流有限长线热源地埋管管群换热分析与优化

地下水运动对地埋管换热器具有重要的影响,通过对比分析渗流无限长与有限长线热源模型,指出考虑轴向传热的有限长线热源更为合理。基于温度场的叠加原理,建立渗流有限长线热源的管群换热模型,并通过耦合管内流体流动,构建管群换热的优化模型。采用位置布置优化措施后,18孔梅花布置比16孔正方形布置的面积利用率提高12.5%,承担相同的负荷其系统的COP值提高7%-10%;16孔管群采用负荷分配优化策略后,其管群的土壤温度场不平衡率大大降低,管群平均温度约降低7.6%,COP提高约10%。

非牛顿重载滚滑工况有限长线接触热弹流研究

在流速主矢量方向使用Eyring流变模型,用多重网格法求出接触压力高达1.04GPa的相交圆弧修形滚子的热弹流完全数值解.研究表明:随着Eyring流体非牛顿效应的增强,有限长线接触弹流二次压力峰的高度明显降低,每次工作循环中摩擦副受第二次高压的强度减小;热效应显著减弱,有助于防止由热效应导致的各种形式的失效;最小油膜厚度略有增加,有利于润滑膜的形成.因此,使用Eyring非牛顿流体有利于延长线接触副的寿命.与此同时,使用Eyring非牛顿流体时,非牛顿效应对滚子端部的压力分布影响很小,因此Eyring非牛顿效应对有限长摩擦副的凸度设计无明显影响.

零卷吸条件下有限长线接触热弹流润滑分析

应用多重网格技术和逐列扫描法,求得了零卷吸条件下有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解,给出了两固体表面和油膜中层的温度分布以及油膜内的流速分布。结果表明,油膜的最大压力、最小膜厚和最高温度均位于滚子的端部;在接触区中央一带出现了油膜局部增厚现象,温度-粘度楔效应是弹流油膜局部增厚的根源。

有限长线接触动态特征参数研究

考虑系统动态特性建立有限长线接触瞬态弹流润滑模型,数值求解获得润滑接触压力与膜厚;采用润滑接触相对位移为自由振动判定标准,结合单自由度阻尼系统模型,提取系统特征参数刚度和阻尼值,为建立完善的接触副动力学模型提供参数。结果表明:考虑惯性力时,在入口区形成膜厚波动与局部压力峰,并向出口区传播;随着振动时长增大,在整个接触区形成压力与膜厚波动并最终趋于稳态解;随着载荷增大,系统刚度升高但增幅降低,阻尼整体呈现降低趋势。

地源热泵有限长线热源模型简化负荷计算方法的修正

通过对土壤源热泵有限长线热源周期脉冲负荷和简化计算负荷计算结果的比较,发现简化计算负荷的计算虽然迅速,但与周期性脉冲负荷计算结果相比存在误差,尤其在钻孔壁处误差较大。因此,文章对两种计算方法进行分析比较,给出了简化计算负荷方法针对钻孔壁处的修正公式,并用实例对修正公式进行了验证。结果表明,修正公式可以很好地缩小计算误差,提高计算的准确性,有利于有限长线热源模型更为广泛的应用。

有限长线接触斜齿轮副瞬态弹流润滑研究

采用统一Reynolds方程建立斜齿轮有限长线接触瞬态弹流润滑模型,研究瞬态效应与表面粗糙度对润滑特性的影响。结果表明:考虑瞬态效应的斜齿轮副润滑参数在单齿啮合区域剧烈变化,其接触区域膜厚较低且摩擦因数较大,容易处于混合润滑状态;在单齿啮合区域,瞬态解有效承载区变窄且二次压力峰明显增大。当前算例表明全膜弹流润滑状态下,粗糙度对斜齿轮副的瞬态弹流润滑特性影响较少,仅在双齿啮合区域考虑粗糙度的平均膜厚较大,且对应接触压力与膜厚围绕光滑解波动。

有限长线声源曲面声场分析

以椭圆面的声场为例,分析线声源曲面声场特性。通过理论建模,并进行仿真计算,得出椭圆面声场特性,亦即频率、椭圆面声场位置、椭圆性质、线声源长度等参数对声场性质影响。通过调节椭圆面位置和形状,可以在一定长度和频率下的声源下获得最佳声场。对影院、剧场设计具有一定的参考意义。

多重网格法计算有限长线接触热弹流问题初值对求解过程的影响

对有限长线接触热弹流数值求解中压力初值和温度初值的设置进行调整和改进,采用Hertz压力分布修正和无限长线接触弹流压力作为2种压力初值的设置方案,并提出增加温度初值和设定温度曲线2种温度初值设置方法.结果表明:采用无限长线接触弹流压力作为压力初值更为有效,可以直接计算最大Hertz接触压力pH=1.45 GPa时的重载荷工况;2种温度初值设置方法均能够使程序计算效率得到提高,其中采用设定温度曲线的方法可以使温度分布的总趋势快速显现,迭代次数减少25.5%左右.

动态有限长线接触弹流润滑分析

考虑载荷的变化,研究等温条件下有限长线接触弹流润滑问题,采用多重网格法和多重网格积分法求得完全数值解,讨论载荷变化的影响及挤压运动与分离运动的作用。结果表明:压力和膜厚的大小主要由油膜的挤压运动和分离运动控制,载荷突然增加导致压力增大,挤压运动增强,因此膜厚减小,接触区域增大;载荷变化过程中,最小膜厚出现在滚子端部的修形区域;膜厚变化滞后于载荷变化,载荷脉冲周期增大能够减弱这种滞后性。

有限长线接触光干涉弹流润滑试验设计

为了研究纯滚动线接触摩擦副的润滑特性，本文介绍了用光干涉测量原理所设计的一台有限长线接触光干涉弹性流体动力润滑试验机的工作原理和结构分析，给出了富油润滑和纯滚动工况下对数母线滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚的光干涉实验结果，并提出今后需改进的方面．

有限长线声源斜面声场分析

为了进一步研究有限长线声源的声场特性,完善有限长线声源声场理论,建立了有限长线声源斜面声场的模型,提出了其理论计算方法。基于仿真结果和数据分析,探讨并得到了有限长线声源斜面声场特性的三个参数与斜面声场特性之间的关系。通过调整斜面倾角α、交点的位置r0以及有限长线声源的长度L,可以有效改善斜面声场的分布。