基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法

通过改进轴向柱塞泵的滑靴副与柱塞的结构设计以稳定建立滑靴油膜,这是轴向柱塞泵当前的研究热点之一。柱塞泵滑靴副油膜厚度的动态特性对分析柱塞泵滑靴副的支撑特性至关重要,为此,提出了一种基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解新方法。首先,对滑靴副的受力平衡机理进行了分析,并构建了柱塞泵运动学和动力学模型;然后,构建了柱塞泵整泵流场仿真模型,求解了包含滑靴底部支撑力、柱塞腔压力等在内的滑靴副支撑动态边界,并采用容积效率试验数据验证了整泵流场仿真的准确性;最后,建立了滑靴副油膜承载模型,分析了滑靴副油膜支撑特性,提出了基于插值计算理论的柱塞泵滑靴副油膜承载尺度动态求解方法,对1600 r/min与600 r/min两种典型工况的滑靴副油膜动态进行了计算。研究结果显示:大排量柱塞泵转速为1600 r/min时,柱塞惯性力导致高压侧油膜厚度进一步减薄,高压转低压过程中,柱塞腔内出现压力骤降,使滑靴副油膜无法形成,导致滑靴与斜盘发生刚性接触,在该区域内发生异常磨损;而在低转速工况(600 r/min)时,滑靴底面能够有效形成油膜,保证柱塞泵低速运行的可靠性。这表明基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法可以快速地对不同工况下的柱塞泵滑靴副油膜厚度进行求解。

红外光谱吸收法在线油膜厚度测量系统在板材生产中的应用

为防止冷轧带钢在储存及运输过程中表面出现锈蚀影响产品质量及性能,需要在线对成品带钢进行涂油处理。因此,在生产过程中根据产品性能要求需对油膜厚度进行准确测量和控制。重点介绍分析红外光谱吸收法在线检测油膜厚度的测量原理、硬件特性及实际应用效果。在线油膜厚度测量系统的应用,能够实现生产过程中对油膜厚度的快速有效检测,并通过实时的数据上传实现了检测数据的记录保存及反查功能。

柴油机活塞环润滑油膜厚度超声波测量方法研究

活塞组件-缸套摩擦副位置处良好润滑状态能够保障柴油机的稳定运行,润滑油膜厚度能够对其润滑状态进行判断。因此本文以润滑油膜厚度为测量目标,基于等效弹簧模型超声波测量原理对活塞环位置处润滑油膜厚度开展实验研究。搭建了润滑油膜厚度超声测量实验平台,通过实验证实了超声方法的测量能力。构建了柴油机活塞环润滑油膜厚度测量方案,设计并搭建了活塞环润滑油膜厚度动态测量系统,对不同转速下的润滑油膜厚度进行了实验测量。通过对实验数据进行处理,在活塞环处测得了2.2~3.9μm的润滑油膜厚度,并且随转速增加,油膜厚度呈现增大趋势,证实了该方法的可行性。

燕尾静压导轨初始油膜厚度对静动态性能的影响

燕尾静压导轨的工作性能与其选取的初始油膜厚度密切相关。通过对由PM流量控制器调控的燕尾静压导轨进行研究,分析并推导出初始油膜厚度与静压导轨静动性能之间的函数关系。结果表明:增大导轨底层大面和燕尾面初始油膜厚度,都可以提高导轨的承载能力,但提升幅度不大;降低导轨底层大面和燕尾面初始油膜厚度,均会增大低燕尾导轨的静、动态刚度,其中导轨底层大面初始油膜厚度的变化对静刚度影响更大,燕尾面初始油膜厚度的变化则对动刚度影响更大,在实际中应该根据所设计导轨工况选取合适的初始油膜厚度。

基于LIF技术结合波长优选的油膜厚度检测方法分析

海上溢油事故不仅造成极大的石油资源浪费,而且严重威胁生态环境。因此,利用荧光光谱对油膜厚度进行快速无损检测对于有效评估溢油量有重要意义。基于激光诱导荧光(LIF)技术对海水表面0^(#)柴油、5^(#)白油油膜的荧光光谱进行检测,进而实现对油膜厚度的量化分析。首先使用SG平滑滤波对原始光谱数据进行预处理以减少原始光谱中的背景噪声。然后采用间隔随机蛙跳算法(IRF)结合变量子集迭代优化法(IVSO)对获取的全光谱数据进行波长选择以剔除冗余变量,将经过二次筛选出的光谱特征波长作为偏最小二乘回归(PLS)的自变量输入数据建立油膜厚度反演模型。该方法第一步利用IRF从全光谱数据中筛选出特征波段,再利用IVSO对特征光谱波段组合进一步筛选出特征波长变量,从而有效提高优选出的特征波长建立油膜厚度反演模型的预测能力和稳定性。将IRF-IVSO与全光谱及移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)、间隔随机蛙跳算法(IRF)、变量组合集群分析法(VCPA)、变量子集迭代优化法(IVSO)四种波长优选方法进行对比,发现IRF-IVSO筛选出0^(#)柴油数据和5^(#)白油数据的特征波长数量分别占全光谱数据的4.48%和19.40%。将全光谱及上述波长优选方法筛选出的特征波长作为输入建立PLS模型进行分析讨论。结果表明,特征波长选择方法结合PLS所建立的不同模型预测能力和效率较全光谱有明显提高。其中,IRF-IVSO结合PLS所建立的油膜厚度反演模型预测效果最优,该模型可以实现对厚度分别为0.1415~2.2918和0.052~0.980 mm的0^(#)柴油及5^(#)白油油膜的有效反演,柴油油膜测试集相关系数R P可达到0.9611,测试集均方根误差RMSEP为0.1375,白油油膜测试集相关系数R P可达到0.9712,测试集均方根误差RMSEP为0.0790。该研究表明,IRF-IVSO通过结合区间波段筛选和单一变量选择能够有效而稳定地筛选出特征波长变量,结合PLS建立的油膜厚度反演模型能够实现可靠预测。

线接触弹流润滑最小油膜厚度综合对比分析

针对航空发动机中某直齿轮节圆位置,考虑弹流润滑中的热效应,研究了速度参数(u),载荷参数(w)与材料参数(g)对等温解与热解的影响。并对目前广泛用于计算等温条件下最小油膜厚度的三种经验公式进行了对比分析。发现在本文研究的工况范围内采用Грубин与Dowson公式计算得到的弹流润滑等温解与热解误差较大。而Yang公式在速度参数较低或载荷参数适中的情况下等温解与热解误差较小,在部分工况中可以直接采用该公式对线接触最小油膜厚度进行预测。三种等温经验公式均将载荷参数的影响估计过高。同时以相对误差10%作为量化等温解与热解的界限给出了各无量纲参数的参考范围,若满足以下条件之一,则不可忽略弹流润滑中热效应的影响,等温解不再适用:(1)u>10^-(10);(2)w<5×10^(-5)且u>5×10^(-11);(3)w>3×11^(-4)。

基于超声波的活塞环油膜厚度动态测量

超声波测量技术具有穿透性强的优点,是最具应用前景的柴油机活塞环油膜厚度测量手段.但由于柴油机的运行状态较为复杂,较多研究局限于超声波测量技术的理论与标定方面,实际应用于柴油机动态测量的研究较少.笔者设计并搭建了柴油机气缸油膜厚度超声波测量模拟试验台,对超声测量柴油机活塞环油膜厚度变化以及分布进行分析.通过电机模拟转速为0~100 r/min下气缸与活塞的运行状态,并采用新型的数据采集策略来解决传统超声波测量过程中数据量大、有用信号占比较少的问题.结果表明:活塞环最小油膜厚度随转速的升高而增大,且测量精度随脉冲重复频率和空间分辨率的升高而增加.

电机轴承油膜击穿电压阈值的计算及测试

变频器的广泛应用使变频供电引起的电机轴承电蚀问题日益凸显,为提出合理的抑制方案,需要界定轴承油膜击穿电压阈值。通过理论分析获得轴承最小油膜厚度,在此基础上建立油膜击穿微区的仿真模型,计算不同载荷、转速、温度下击穿电压阈值的变化,结果表明:低速、高温、大载荷工况下的击穿电压阈值会降低,更容易产生放电击穿电流;研究了轴承表面粗糙度对轴承油膜击穿电压阈值的影响,发现轴承表面粗糙度较大时,轴承油膜更易被击穿;搭建轴电压测试平台测试击穿电压阈值随温度和转速的变化,规律与仿真分析一致。

重载工作台静压系统及油膜厚度自动控制设计

为保证适当的油膜厚度,某重载回转工作台的静压系统要确定工作台最大流量和最小流量的具体参数,实现大范围流量变化,并在系统中安装油膜厚度、温度、压力、流量等监测装置。工作台对大尺寸的非规则形状零件进行切削时,易导致工作台偏载方向的静压油膜厚度降低,造成导轨研伤。因此,需制定各泵组在不同工况下自动调节静压油膜厚度的方法,确保工作台在生产过程中的浮起量时刻保持在合理的范围。

基于光吸收的开齿润滑油膜非接触检测研究

为了解决涂覆于金属基底材料上的润滑油膜非接触无损检测问题,采用全光学方法,基于本征光吸收原理对相关问题进行了研究。以大型开式齿轮润滑油膜为例,基于润滑油膜本征光吸收谱,确定了检测使用的最优照明光波长;然后检测并分析了金属基底上不同厚度油膜的图像,建立了油膜厚度与图像灰度的对应关系。在此基础上,搭建检测装置,分别使用针对最优波长光进行优化的光源和CCD作为照明及采集装置,进行图像采集实验,对其探测能力进行了验证。结果表明,该方法可为大型开齿润滑油膜状态监测提供技术支持,也可为其它固体附着油膜厚度的检测提供可行的技术参考。

海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型的构建

溢油扩展过程中油膜厚度的准确获得是进行溢油量估算和损失评估中需要解决的关键科学问题,通过揭示溢油扩展中油膜厚度的理论变化特征来获得油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,构建海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型,对溢油量估算至关重要。依据Lehr提出的油膜椭圆扩展模型构建了油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,剖析了溢油扩展过程中油膜厚度的变化特征。油膜厚度在溢油发生后最初2小时内会迅速减小,此后衰减速度逐渐减小直至趋于稳定。对于原油来说,通常在6～7h内会达到最小油膜厚度,扩展终止。溢油密度对油膜厚度的影响表现为密度大的溢油初始厚度大,达到平衡的时间也较长;风速对于油膜扩展的影响巨大,风速越大越有利于油膜的扩展,油膜厚度越小;温度也通过影响溢油油膜密度来影响油膜厚度的变化,一定范围内,高温促进油膜的扩展,加快油膜厚度的变化速度。除溢油密度、风速和温度外,溢油方式、海流、潮汐和溢油时间等因素也会影响油膜厚度的变化。

中厚板轧机油膜厚度模型的研究

讨论了轧制过程中油膜厚度变化对钢板厚度精度的影响 ,并对油膜厚度计算公式—— Rynolds公式作了进一步的推证 ,得出适合现场应用的数学模型。以此数学模型为基础 ,开发出一套完整的油膜厚度计算方法 (包括数据采集、数据处理 ) 。

沥青混合料油膜厚度计算方法

为了精确计算沥青混合料油膜厚度,考虑了矿粉粒度、沥青混合料压实程度和沥青比例的影响,采用HORIBA-300型激光散射粒度分布分析仪对矿粉的粒度进行测量,分析了矿粉粒度的尺寸范围,提出了沥青隔离膜的概念,建立了沥青油膜厚度计算模型。采用旋转压实仪成型沥青混凝土试件,对比分析了沥青油膜的计算值与实际测量值。分析结果表明:采用新的油膜公式反算的沥青用量范围为4.55%～4.85%,采用传统方法反算的沥青用量范围为4.20%～5.20%,而试验最佳沥青用量为4.70%,显然新方法精度高。

轴承腔壁面油膜厚度超声测量实验研究

针对轴承腔壁面油膜厚度难测的问题,根据脉冲反射法的基本原理,建立了用于测量轴承腔内壁面油膜厚度的超声波测量系统。测量系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分,硬件系统主要由数据采集卡、探头、延迟块和相应的电缆等组成;软件系统功能主要有测量参数的设置、测量波形的实时显示、后处理等功能。然后,用所开发的测量系统测量静态条件下八种不同厚度的油膜,并将实验结果与计算值进行对比,第八种油膜厚度下相对误差为6.9%其余七种情况油膜厚度的相对误差均在5%以下,满足工程实践要求。最后,进行油膜厚度动态测量实验,获得相同流量、不同转速下轴承腔壁面的油膜厚度,经过动态测量的信号品质分析和油膜厚度变化规律分析,该测量系统能在较高精度的要求下完成轴承腔壁面油膜厚度的测量。

表面凹槽对流体动压润滑油膜厚度的影响

利用自行研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量,试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在固定的载荷(速度)条件下,对油膜厚度-速度(载荷)曲线进行测量.结果表明:凹槽的宽度,深度,方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响.同时采用经典Reynolds方程对油膜厚度进行了理论计算,结果表明理论值在某些条件下并不能解释试验结果.

差分激光三角法油膜厚度测量传感器的测量范围与精度分析

针对所研制的海面溢油油膜厚度测量传感器的测量范围和精度进行了研究.在分析基于垂直入射差分激光三角法油膜厚度测量原理的基础上,分别采用厚度0.1,mm的塞尺和10,mm的陶瓷量块对传感器的测量上下限进行了验证,并采用厚度为1~10,mm的0级陶瓷量块对传感器进行了精度测量和分析.结果表明,所研制的油膜厚度测量传感器的范围为0.1~10,mm,测量相对误差小于1%.

中厚板轧机相对油膜厚度模型的建立

分析了轧制过程油膜厚度变化对钢板厚度控制精度的影响,基于油膜厚度Reynolds计算公式,借鉴轧辊调零计算轧机弹跳的想法,提出相对油膜厚度的计算方法,并在轧机上进行数据采集,得到油膜变化的实测值,通过弹跳曲线的平移处理,得到最终的油膜变化曲线,根据该曲线可很方便地确定模型的结构并拟合出模型系数.利用该模型可以有效地提高加减速阶段的厚度控制精度.

冷连轧机相对油膜厚度的测试与建模

为了分析冷连轧机支撑辊动压油膜轴承的油膜厚度变化对带钢厚度的影响,提高轧机AGC精度,进行了油膜厚度测试实验。对某1450mm五机架冷连轧机进行空压靠,在不同转速和轧制力条件下,记录液压缸缸位移变化值。根据实测数据,建立油膜厚度增量模型,运用Levenberg-Marquardt法拟合出该套轧机的油膜厚度模型参数。实测数据分析表明,油膜厚度随转速增加而增加,并随转速的进一步增加而变化趋势减缓。该研究为轧机厚度方程中油膜厚度补偿量的选取提供了可靠的依据。

活塞裙部润滑油膜厚度的计算及试验研究

对活塞裙部润滑油膜厚度进行了仿真计算和试验研究。建立了活塞裙部混合润滑模型 ,进行了润滑油膜厚度的计算 ,并介绍了试验方法和试验过程。通过理论计算和试验结果的对比分析 ,证明了模型的适用性 。

流变模型对剪切稀化流体弹流油膜厚度影响的研究

基于Carreau流变模型和Ree-Eyring流变模型,对剪切稀化流体线接触弹流润滑进行了完全数值分析,得到了同一种润滑油在不同流变模型下的弹流油膜厚度。将理论分析得到的油膜厚度、经典弹流膜厚公式计算的油膜厚度以及实测的油膜厚度进行了对比,结果表明:基于Carreau流变模型的理论分析结果更能反映剪切稀化流体的实际弹流油膜厚度;在相同工况下,基于Ree-Eyring流变模型的理论分析结果低估了剪切稀化流体的油膜厚度,经典弹流膜厚公式过高地估计了剪切稀化流体的油膜厚度。研究结果表明:幂函数形式的流变模型更能反映剪切稀化流体的流变特性。