核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明:粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。

超高速涡轮泵机械密封热弹流润滑特性研究

以超高速涡轮泵用机械密封为研究对象,针对超高速工况下密封界面多场耦合变形行为和热弹流润滑特性不明等问题,建立密封动静环和润滑液膜的耦合数学模型,研究不同转速和密封压力下的密封界面润滑特性和端面变形行为,分析相应的密封性能变化规律。结果表明:超高速工况下密封端面产生沿泄漏方向收敛的液膜间隙,密封动环的高温热变形是主因;随密封压力的增大,液膜间隙的收敛角减小,最大膜厚和泄漏率增大,端面温升明显减小;随着转速的增大,液膜间隙的收敛角、端面温升和泄漏率增大,摩擦扭矩减小。建立的流固热力耦合模型可为超高速涡轮泵用机械密封端面的优化设计提供理论指导。

考虑径向-止推润滑耦合效应的柴油机翻边轴承热弹流润滑特性研究

柴油机翻边轴承包含径向和止推两部分,其支撑曲轴以及阻止曲轴轴向窜动的功用主要通过这两部分的润滑承载来实现.为进一步研究翻边轴承润滑特性,改善其服役性能,本文中考虑翻边轴承径向与止推部分在公共边界上的耦合润滑效应,提出了耦合润滑过程中需满足的热连续性条件,构建了翻边轴承热弹流润滑分析模型,并据此探究了径向部分偏心率和止推部分几何油膜间隙对轴承润滑承载力与表面温度的影响规律.研究结果表明,翻边轴承热弹流润滑分析中,在考虑径向-止推两部分公共边界耦合润滑效应时有必要引入热连续性条件;随着径向部分偏心率增大,各部分的承载能力增加,轴承表面温度升高;随着止推部分几何油膜间隙减小,径向部分承载力有所降低,止推部分承载力显著升高,各部分表面温度均升高.

船用柴油机供油机构滚轮衬套混合热弹流润滑特性研究

以船用柴油机供油机构中滚轮-浮动衬套-滚轮销为研究对象,考虑其低速重载运行工况下衬套弹性变形,计入表面粗糙特征,构建了浮动衬套内外双层油膜混合热弹性流体动压润滑分析模型,并据此探究了内外层油膜间隙比、衬套宽径比、衬套厚度及其表面粗糙度对环速比、内外层最大油膜压力及承载能力等润滑特性的影响规律。结果表明:滚轮-浮动衬套-滚轮销结构运行过程中内层油膜厚度较小,润滑状态较为恶劣;低速重载工况下,衬套弹性变形与混合润滑效应不可忽略;宽径比越大、内外层间隙比越小,最大油膜压力越小,结构承载能力越强,但温升越高;混合润滑状态仅出现于衬套内层润滑油膜,且衬套表面粗糙度越大,润滑效果越差。

船用发动机重载工况下凸轮-滚轮副混合热弹流润滑分析

凸轮-滚轮副是大功率船用发动机配气机构的关键摩擦副,除受到弹簧力和自身的惯性力之外,还受到来自喷油器的极高燃油压力,工作条件极为苛刻。为了分析该摩擦副的性能,建立船用发动机重载工况下凸轮-滚轮副的混合热弹流润滑模型,计算燃油压力作用下的摩擦副油膜润滑、摩擦温升和磨损性能。结果表明:喷油器的燃油压力会显著降低凸轮-滚轮摩擦副之间的油膜厚度,同时产生较为严重的微凸体接触;随着环境温度的提高,凸轮-滚轮副的油膜厚度以及油膜温升会有所下降,而微凸体接触压力、摩擦力以及摩擦功率均会显著增加;滚轮打滑会造成凸轮-滚轮摩擦副的油膜厚度下降,同时导致油膜温升以及微凸体接触压力增大和并且致使表面磨损显著加剧。

表面粗糙峰/谷对大滑滚比线接触热弹流润滑接触的影响

假设在一个表面上存在单个粗糙峰或粗糙谷,采用数值分析方法研究大滑滚比下粗糙表面对线接触热弹流润滑接触的影响。研究发现:粗糙峰和粗糙谷造成油膜压力、膜厚和温升曲线的局部波动,其中压力的波动最为明显;在滑滚比较小时,粗糙峰和粗糙谷对压力、膜厚和温升曲线的影响较大,随着滑滚比的增加,影响逐渐降低;随着滑滚比的增加,粗糙峰幅值增加对压力、膜厚和温升曲线造成的波动也逐渐减弱。研究结果对于揭示滚珠丝杠或无保持架轴承等的润滑油膜形成和失效有重要意义。

大型水轮发电机推力轴承热弹流润滑性能分析

以巴氏合金瓦和弹性金属塑料瓦推力轴承为例 ,介绍了大型水轮发电机推力轴承热弹性流体动力润滑性能的有限元分析方法 .物理模型包括润滑油膜、推力轴承和镜板推力头 .采用 ADINA(T)程序计算水口巴氏合金瓦和三峡弹性金属塑料瓦推力轴承和镜板推力头的热弹性变形 ,并对轴承性能的计算结果和测量结果进行了对比分析 .结果表明 ,计算结果和实测结果吻合 .

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析

应用多重网格技术,不考虑轮齿表面粗糙度的影响,假设润滑剂为牛顿流体,考虑齿轮重合度对轮齿载荷的影响,根据实际轮齿载荷谱简化的轮齿载荷函数,求得了渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。结果表明,考虑油膜温升后,温度对轮齿啮入和啮出点的油膜厚度有显著影响。齿轮啮合过程中的最大油膜压力、最高油膜温升和轮齿间摩擦因数最大值都发生在啮合节点附近。在传动比大于1时,齿轮啮合过程中的最小油膜厚度通常在轮齿的初始啮入点。两轮齿间的油膜温升和摩擦因数受滑滚比、卷吸速度和载荷的影响。

斜齿圆柱齿轮的热弹流润滑理论

将斜齿圆柱齿轮在某一啮合瞬时啮合线上的热弹流润滑问题近似等效为两反向圆锥滚子的准稳态热弹流润滑问题。应用多重网格法和逐列扫描法数值求解一对斜齿圆柱齿轮某啮合瞬时的准稳态热弹流润滑现象。结果表明:第一,斜齿圆柱齿轮接触线上各点的压力、膜厚、油膜温度和两齿面的温度均不相同,且温度分布的差异较明显。在接触区内,最低温升接近于零,最高温升则超过100 K。这是由于压力和膜厚的分布主要取决于沿滚子长度方向各点等效半径的分布曲线,而温度的分布则主要由沿滚子长度方向各点滑滚比的取值而定。第二,端部修形虽然可以降低端部高压和高温,但端部的压力和温度仍比中部高,膜厚比中部薄。对应到两齿面上,油膜中压力和温度较高,厚度较薄的位置最易发生点蚀和胶合破坏。

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。

多瓦可倾瓦轴承的瞬态热弹流润滑性能分析

建立多瓦可倾瓦轴承瞬态热弹流润滑的数学模型,分析多瓦可倾瓦轴承在启动阶段的瞬态润滑性能,通过计算得到轴承由初始位置运动到平衡位置的轴心运动轨迹,并得到平衡位置时轴承的各项润滑性能参数,包括油膜厚度、流体动压力、瓦面温度与瓦面热弹变形等。结果表明,在开机启动阶段,轴心轨迹需要经历一段时间历程才能收敛于平衡位置,在载荷较小情况下,热变形对润滑性能的影响要比弹性变形大。

连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响

工程实践中没有理想光滑的表面,在齿轮弹流润滑中,油膜的厚度通常与某些切削工艺形成的金属表面粗糙度处于同一数量级,所以表面粗糙度对齿轮弹流润滑的影响是不应该忽略的。在考虑不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间变化的基础上,考虑轮齿表面连续波状粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微观热弹流润滑的完全数值解。结果表明,连续波状粗糙度会造成齿轮瞬态弹流润滑的油膜压力和温升产生振荡,并使最小膜厚变薄,最高压力变大,最大温升增大。轮齿间振荡的高压和高温会造成齿轮振动疲劳破坏,所以连续的波状粗糙度对齿轮的润滑是不利的。

有限长滚子线接触热弹流润滑分析

应用多重网格解法 ,求出了有限长滚子线接触热弹流润滑的完全数值解 .结果表明 :在滚子的中部 ,油膜压力、温度和最小膜厚与无限长线接触热弹流润滑的解几乎一致 ;在滚子端部的圆角处 ,油膜压力、温度和最小膜厚与中部均显著不同 ,且最大油膜压力、最大油膜温度和最小油膜厚度均发生在此处 ,端部圆角半径对弹流润滑性能有显著影响 .同时 ,将有限长线接触热解与有限长线接触等温解进行了比较 .

线接触往复运动的热弹流润滑特性研究

应用数值分析方法求解了线接触往复运动工况下的热弹性流体动力润滑特性。假设所研究的润滑油服从Ree-Eyring流变模型。计算结果显示:由于挤压效应,油膜在行程末端形成凹陷。在行程中由于楔形效应和挤压效应的共同作用出现波动。即使油膜中温升很小,热效应对摩擦因数和膜厚仍起重要作用。

基于表面凹陷现象的非牛顿热弹流润滑分析

求出了非牛顿流体点接触热弹流润滑问题的完全数值解,并对玻璃-钢点接触的表面凹陷现象进行了理论及实验分析.结果表明:牛顿流体模型过高地估计了温度-粘度楔效应,而Ree-Eyring非牛顿流体模型能更好地解释温度-粘度楔效应.

摆线针轮传动接触热弹流润滑特性

针对摆线针轮行星传动啮合过程中啮合齿面摩擦行为影响系统动态特性、传动效率及接触疲劳特性等问题,基于牛顿流体及指数率、Ree-Eyring模型建立摆线针轮线接触时变热弹流润滑数值分析模型,获得理想安装的摆线针轮副完整啮合周期内摩擦力、摩擦因数及摩擦损失功率变动。结果表明,基于牛顿流体及指数率流体模型所得摩擦因数与工程实际不符;基于Ree-Eyring模型纯滚动啮合产生的热效应在重载下对啮合过程中膜厚、摩擦损失功率影响较大,对压力、摩擦因数影响较小。研究非牛顿流体特征参数与摆线针轮传动设计参数对啮合中摩擦因数、摩擦损失功率影响规律表明,流体特征应力增加摩擦因数及损失功率均减小;短幅系数取较大值时大部分啮合区间摩擦因数增加、摩擦损失功率减小。

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑分析

考虑轴瓦弹性变形,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑(THD)与TEHD模型的润滑性能差异,分析轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响。结果表明,轴瓦弹性变形导致最小油膜厚度减小、流体动压力的梯度下降,但对瓦面温度的影响较小;THD模型高估了轴承的承载能力,在高速重载的场合,这种误差可能导致轴承润滑失效。因此,在滑动轴承设计中有必要考虑轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响。

润滑油水污染对轧机油膜轴承瞬态热弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立油水两相流的弹流润滑模型,分析轧机油膜轴承在水介入润滑油后对其润滑的瞬态影响,并讨论不同初始条件下的瞬态润滑特性。结果表明:不同瞬时下,润滑膜的压力膜厚变化明显;润滑油介入水后,随着含水量的增加,润滑油黏度增加,润滑膜的中心压力及中心膜厚增加,最小膜厚先增大后减小,最大温度降低;随着初始转速的增加,最大压力减小,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均增加;随着初始轧制力的增加,最大压力增加,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均减小。

基于时变刚度的齿轮系统动载荷及热弹流润滑分析

基于时变刚度,通过数值方法得到齿轮系统传动误差的动态响应和1个啮合周期内的动载荷分布,研究系统拍振和共振现象以及阻尼系数、转速对动载系数的影响。建立动载荷下的瞬态热弹流分析模型,分析啮合过程中的最大压力、油膜厚度以及动态闪温随时间变化规律,并与静态分析结果进行比较。研究结果表明:轮齿在啮入端及由单双齿转换处存在较大的动载荷,增加阻尼系数、避开共振区和拍振区都可以有效减小动载荷;啮入端是闪温最高和膜厚最小的部分,是胶合承载能力较低的区域。仿真结果为齿轮系统动情况下强度设计和胶合承载能力设计提供了依据。

单粗糙峰对直齿圆柱齿轮热弹流润滑的影响

建立了单粗糙峰函数模型,给出了考虑单粗糙峰时的膜厚方程。应用多重网格技术研究了单粗糙峰的幅值和波长对直齿圆柱齿轮热弹流润滑的影响,并将单粗糙峰在不同幅值和波长情况下的中心压力、中心膜厚、最大温升和最小膜厚沿啮合线的变化与光滑解进行了比较。结果表明:单粗糙峰幅值和波长对齿轮热弹流润滑有着不同的影响,其中中心压力和最大温升随幅值的增大而增大,随波长的增大而减小,中心膜厚随幅值的增大而减小,随波长的增大而增大;与光滑解相比,粗糙峰的存在对弹流润滑产生较大的影响,使中心压力变大、中心膜厚变薄、最大温升值变大。