Effects of Dimensional Tolerances on the Friction Power Loss of Hydrodynamic Journal Bearing System

According to the dimensional tolerances on hydrodynamic journal bearing system, a nonlinear oil film force model was established,and the Reynolds' equation was solved by adopting finite difference method. In order to fulfill different dimensional tolerances in the system,adopting 2kfactor design and using the eccentricity ratio corresponding to the stability critical curve,the effects of the friction power loss brought by the dimensional tolerances of the dynamic viscosity,bearing width,bearing diameter and journal diameter were analyzed. The effect on dynamic characteristics of the hydrodynamic journal bearing system was quantitatively analyzed,and the nonlinear dynamic analysis, modeling and calculation methods were studied while considering the manufacturing tolerances. The results show that in contrast to the impacts of the tolerances in journal diameter,dynamic viscosity and bearing width,the bearing diameter tolerance would lead to the rise in the power loss, and the dimensional tolerances have different degrees of impacts on the journal bearing system. The friction power loss decreased as the eccentricity ratio increased, and when the eccentricity ratio was 0. 695 the power loss came to the minimum.The investigation would find the best solution and reduce energy consumption,then control varieties of nonlinear dynamical behavior effectively,and provide a theoretical basis for hydrodynamic journal bearing system in parameter design.

轴向柱塞泵低压待机工况摩擦副功率损失研究

柱塞泵是特种车辆液压装置动力核心,在待机工况下,由于压力的降低,润滑性能会下降,摩擦副功率损失变大,不仅不节能,而且影响设备寿命和可靠性。为使轴向柱塞泵在低压待机时在节能、寿命、可靠性等方面都具有较好表现,针对某型号轴向柱塞泵开展配流副和滑靴副压紧系数理论研究及低压待机工况功率损失试验研究,并对工程实践和结构优化提出实质性建议。分析得出随着泵出口压力的降低,配流副和滑靴副的压紧系数逐渐增加,当出口压力低于2 MPa时,压紧系数急剧增加,会导致摩擦功率损失增加。通过对柱塞泵进行功率损失试验和100 h低压工况耐久试验得出,当出口压力低于2MPa时,柱塞泵的摩擦功率损失增大0.8kW,同时配流副和滑靴副有较严重磨损,与理论研究相符;若柱塞泵长期工作在此状态,会导致摩擦副严重磨损、柱塞泵寿命降低。建议主机在低压待命时,柱塞泵出口压力要高于2MPa。

多轴特种车辆传动系统机械摩擦阻力损失与传动效率研究综述

在多轴特种车辆重载化和机动化的发展过程中,动力传动性能是其快速机动作战能力的保证,也是战时生存能力的一种体现。传动系统的内部阻力损失会使动力传输效率下降从而直接影响动力性能,其中机械摩擦阻力损失是传动系统主要损失。该文章围绕传动系统机械摩擦阻力损失特性与传动效率研究方法,首先分析了多轴特种车辆传动系统的结构特殊性,表明了传动效率对传动系统性能的重要性;其次通过分析齿轮啮合功率损失、轴承摩擦功率损失、油封功率损失和传动轴功率损失4种主要类型机械摩擦阻力损失的形成机理、主要影响因素,表明了传动效率与部件结构参数、运行条件之间的关系,为传动系统性能表征提供了分析依据;然后从理论数值研究、仿真研究和试验论证研究3个方面综述传动系统效率的研究核心与难点,为实现对车辆传动部件的优化设计与状态监测、传动系统的优化匹配与性能评估提供指导思路;最后阐述了对当前传动效率特性研究深度的展望,认为多因素的耦合分析、不确定性分析,功率损失的动态特性分析,以及基于车辆行驶工况的综合传动效率分析更具有工程应用价值。

V形兜孔圆柱滚子轴承摩擦生热特性分析

针对V形兜孔圆柱滚子轴承的兜孔几何参数影响轴承摩擦生热特性的问题,研究了不同V形兜孔壁面倾斜角度对轴承摩擦生热特性的影响规律。首先,基于多体动力学理论、摩擦学原理,建立了轴承动力学模型、摩擦功耗模型;然后,分析了V形兜孔不同几何参数对兜孔摩擦生热的影响,并利用正交试验法优化了V形兜孔几何参数;最后,基于优化后的V形兜孔,分析了轴承各部件间的摩擦生热特性。研究结果表明:V形兜孔几何参数对兜孔摩擦生热影响显著,工况相同时,不同壁倾角组合下兜孔摩擦功耗的最大差值达到了736.2 W,当兜孔壁倾角α=40°、β=50°时可有效降低兜孔摩擦生热;此外,兜孔摩擦生热随转速增加而持续升高,但径向载荷的增加使得兜孔摩擦生热逐渐趋于稳定;与普通圆弧兜孔轴承相比,不同工况下,优化轴承兜孔摩擦生热及总摩擦生热均低于普通轴承,且优化轴承滚子与兜孔间的接触力也低于普通轴承。

金属带式无级变速器摩擦功率损失研究

为了提高金属带式无级变速器的传动效率,将金属带组件的功率损失确定为四部分,考虑滑动对功率损失的影响并得出了功率损失计算公式。以传动比分别为0.85、1.00、2.35为例,对各项功率损失进行了计算。分析结果表明,金属块与带轮间的摩擦是造成CVT功率损失的主要原因。总的摩擦功率损失随着传动比的增大而先减小后增大,效率随着传动比的增大而先增大后减小。传动比为1.00时CVT效率最高。

活塞裙部型线对活塞系统二阶运动和摩擦功率的影响

从活塞的动力学分析开始，结合流体动力润滑方程，建立了缸套活塞裙部间的润滑模型。该模型采用优化的数值分析方法，使计算程序有较好的收敛性，能计算出整个四冲程范围内的活塞二阶运动和摩擦功率的轨迹。此外，作者将原始的直线型线和国外先进机型的中凸型线输入计算程序中，探讨了其对活塞裙部型面的作用和优劣。结果表明：中凸型线可以使活塞在上行和下行冲程中均能形成双向油楔。

同步回转式压缩机滑片摩擦特性研究

通过对新型同步回转式压缩机滑片的运动及受力分析,建立了其动力学模型,分析推导了滑片上各点摩擦力随主轴转角的变化关系及滑片上摩擦功耗的大小.在该模型基础上,对一台排量为96 cm3/r的同步回转式压缩机样机的滑片所受的摩擦力及摩擦功耗进行了分析计算,并与相同规格的旋叶式压缩机进行比较.结果表明:同步回转式压缩机滑片摩擦功耗主要发生在滑片与转子滑槽之间,占滑片总摩擦功耗的88.5%;样机的滑片摩擦功耗只有66.08 W,比同规格旋叶式压缩机的滑片总摩擦功耗降低85.1%;样机的总摩擦功耗约为218 W,比同规格旋叶式压缩机降低53.8%.研究结果表明,同步回转式压缩机在摩擦功耗方面表现出明显优势.

齿轮啮合过程摩擦功耗研究

根据系统功能基本原理,提出了一种新的齿轮啮合过程摩擦功耗计算方法。假设两圆盘在滚动过程中存在相对滑动,圆盘间摩擦力矩将对圆盘做功而产生摩擦功耗。据此原理,建立了齿轮啮合过程的摩擦功耗计算模型。在对齿轮啮合过程中摩擦因数分析的基础上,对外啮合齿轮摩擦功耗进行了分析计算。计算结果表明,齿轮在啮合过程中,双齿啮合区的摩擦功耗起主导作用。将计算结果与Velex的试验结果对比显示,提出的齿轮啮合过程摩擦功耗的计算模型是可行的。

齿轮啮合效率的理论研究进展

针对齿轮啮合效率模型精度低、啮合效率影响机理有待深入研究的问题,系统地综述齿轮啮合效率的理论研究进展。从建立齿轮啮合效率模型的主要要素入手,着重阐述齿面法向载荷、齿面相对滑动/滚动速度、齿面滑动摩擦因数、齿轮啮合效率建模以及齿轮设计参数等要素对啮合效率影响机理的国内外研究现状,提出以啮合效率精确建模为基础,探索啮合效率影响机理,进而实现高啮合效率齿轮设计的思想。

基于润滑分析的活塞参数设计研究

本文建立了结合活塞动力学方程的和缸套 -活塞裙部间的流体动压润滑方程的活塞润滑数学模型 ,采用改进的数值分析方法来研究活塞裙部的摩擦功率及二阶运动和活塞设计参数之间的关系 ,分析了活塞的一些参数对活塞润滑性能的影响 。

平动回转式压缩机的几何理论

为了解决压缩机摩擦能量损失大和结构磨损严重的问题,提出了一种全新结构的平动回转式压缩机,它由固定的气缸、摆动的滑板和平动的转子等组成。由气缸的内表面、滑板和转子的外表面形成的工作腔在工作循环中进行连续的进气、压缩及排气动作,使压缩机工作状态极为平稳。介绍了该压缩机的工作原理、结构特点及几何理论,并详细推导了行程容积、气腔压力及热力学计算的有关公式。分析结果表明,该压缩机结构简单、无易损件、易于密封、摩擦磨损小、成本低,适用于各种流体。

内燃机主轴承摩擦功率损失的影响因素

研究了影响主轴承摩擦功率损失的影响因素,包括轴承表面粗糙度、润滑油温度、曲轴转速、轴颈间隙和供油提前角,同时分析各影响因素对内燃机主轴承的影响。分析所用物理模型为直列六缸内燃机,其数学模型主要依据有限差分法与欧拉法求解雷诺方程,润滑油膜接触通过在时域内压力平衡迭代计算。对内燃机曲轴主轴承摩擦功率损失影响因素进行了探讨,计算结果表明,在内燃机零部件设计阶段应充分考虑轴承间隙以及表面粗糙度对摩擦功率损失的影响。

基于人字齿轮啮合特性的滑动摩擦功率损失

以空间多重共轭啮合理论为基础,利用人字齿轮副轮齿接触特性与承载接触特性,提出一种计算人字齿轮滑动摩擦功率损失的方法。首先,利用人字齿轮副轮齿接触分析(TCA),获得人字齿轮齿面接触路径和印痕。然后,利用人字齿轮副承载接触分析(LTCA),计算得到啮合齿面瞬时椭圆长轴(接触点)上离散点的法向载荷和瞬时接触点的传动误差,把所得到的离散点载荷和传动误差分别转换成齿面瞬时接触点的法向载荷和相对滑动速度,二者与摩擦因数相乘得到人字齿轮瞬时接触点的滑动摩擦功率损失。最后,对人字齿轮齿面所有瞬时接触点的滑动摩擦功率损失进行拟合并积分,最终获得1对人字齿轮轮齿从啮入到啮出的滑动摩擦功损。

铁磁流体动密封磁流体摩擦功耗的研究

铁磁流体中存在一个不平衡旋度 ≠ 12 rotv,由此引起悬浮在顺磁性载液中磁偶极矩为 m的磁粒子的旋转摩擦 .原先以磁畴取向的磁粒子 ,在外磁场作用下 ,经历驰豫时间 τ改变其方向 .在高速 ( v≥ 7m/s)时 ,磁流体摩擦热致使其粘度和粒子磁性能下降 ,影响其密封性能 .选择牛顿内摩擦模型 ,Langevins和 Navier-Stokes方程导出了磁粒子的旋转摩擦功耗公式 ,并由实验进行了验证 .

圆度误差对滑动轴承-转子系统摩擦功率损耗的影响

建立了存在圆度误差的滑动轴承-转子系统动力学模型,利用有限差分法求解雷诺方程,得到了油膜压力和油膜承载力。介绍了考虑圆度误差的滑动轴承-转子系统轴心轨迹计算方法及临界转速判定方法,根据计算的量纲一运行参数op得到具备普遍性意义的稳定性临界曲线,并给出了几种不同圆度误差度的系统稳定性曲线以及摩擦功率损耗图。研究结果表明,圆度误差对摩擦功率损耗影响明显,当偏心率在0.5～0.7范围内时,系统的摩擦功率损耗较低。

斜齿轮滑动摩擦功率损失的计算

应用齿轮啮合理论,提出了斜齿轮啮合滑动摩擦功损的计算方法。首先,利用轮齿接触分析得到齿轮副的啮合路径和接触印痕;然后,利用承载接触分析求得齿面接触点法向载荷和承载传动误差,通过求解一个周期内所有啮合位置,可以得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合所有接触点的法向载荷和承载传动误差,极大减少了计算工作量;最后,将承载传动误差转换成齿面接触点的相对滑动速度并与该接触点处的摩擦力相乘得到该点的滑动摩擦功损,将所有接触点的滑动摩擦功损一起带入功率近似计算公式从而得到斜齿轮啮合的滑动摩擦功率损失。

基于啮合效率下斜齿圆柱齿轮设计参数的选择

斜齿轮因具有传动平稳和承载能力高等优点而被广泛用于高速、重载传动中。目前对于斜齿轮的设计多以满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力为准则,未考虑设计参数对啮合效率的影响,易造成能源浪费和经济损失。在影响齿轮啮合效率的因素中,滑动摩擦功率损失占主要地位。因此,本文从计算斜齿轮滑动摩擦功率损失入手,通过计算啮合点处的滑动摩擦功率损失并沿啮合线积分,得到斜齿轮啮合效率的表达式,从中揭示出设计参数对啮合效率的影响规律,进而提出在满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力的前提下斜齿轮设计参数的选择原则。

考虑活塞裙部润滑状态的活塞二阶运动分析及活塞设计参数的研究

将活塞的动力学方程与活塞裙部一缸套间流体动力润滑分析相结合，分析了活塞的二阶运动。并从减小活塞的二阶运动和摩擦功耗两个方面研究了活塞结构参数的设计。所获得的结果对实际具有指导意义。

柱塞泵滑靴卡盘与球头的相对位置及摩擦功耗

研究了柱塞泵滑靴卡盘和球头的相对位置.通过分析返程弹簧力,明晰了球头和滑靴卡盘的受力,推导出滑靴卡盘绕球头运动造成的摩擦功耗的数学表达式.研究表明:柱塞泵的弹簧力、球头的半径、泵的转速、斜盘倾角以及滑靴卡盘与球头之间的材料摩擦系数是影响二者摩擦功耗的重要参数.文中还对采用不同配合材料的滑靴卡盘和球头进行了摩擦实验,分析和比较了滑靴卡盘和球头这对摩擦副在不同配合材料情况下的磨损情况,为实际工况中的材料选择提供了参考.

水下航行器尾轴密封结构的研究

计算了橡胶O形圈和机械密封结构在水下航行器尾轴密封中的摩擦功率损耗。结果表明, 使用机械密封的摩擦功耗比橡胶O形圈的少, 采用机械密封可以提高水下航行器的航程。