航发主轴球轴承喷油润滑热场分析及试验研究

针对航发主轴三点接触球轴承高速运转时容易引起轴承烧伤问题,采用局部法建立轴承生热模型。基于流体两相流理论和耦合传热原理,建立轴承流固耦合模型,分析转速、供油量等对流场以及轴承温度的影响。利用航发球轴承试验机开展轴承温升试验,并对仿真结果进行验证。结果表明:随着供油量的增加,轴承外圈的油量显著增加,轴承温度下降;当供油量达到1.2 L/min时,继续增加供油量冷却效果减弱;随着转速增加,轴承腔内油液减少,轴承内外圈温度均增大且内圈增幅比外圈大;随着轴向载荷增加,轴承内外圈温度均增大。试验结果与仿真计算最大误差为10.27%,验证了模型的合理性。

旋滑工况下非牛顿椭圆接触热弹流润滑问题数值分析

为了研究旋滑条件下润滑油膜热特性,基于Carreau流变模型,建立旋滑椭圆接触弹流润滑模型,求解旋滑热弹流数值解,比较等温及热条件下弹流润滑特性,并分析角速度、载荷、自旋因数及椭圆比对旋滑弹流特性的影响。结果表明:旋滑条件下油膜厚度明显减小,表明热效应不可忽略;角速度、载荷、椭圆比及自旋因数的增加均导致自旋效应增强,进而增加了油膜分布的不对称性;随着角速度的增大,静止固体与油膜温度增大,运动固体温度变化较小且呈先增后降趋势;随着最大赫兹压力增大,固体及油膜温度呈线性增加;自旋因数对油膜压力、膜厚及温度影响不大,但会增加膜厚及温度不对称分布;椭圆比只在特定范围内对旋滑弹流润滑特性产生影响。

基于热弹流模型的柴油机连杆小头轴承润滑研究

以某直列6缸柴油机为研究对象,建立活塞销-连杆-曲柄销柔性多体动力学分析模型。基于热弹性流体动力学(TEHD)润滑和微凸峰接触理论,建立连杆小头轴承的TEHD模型,分析了热负荷影响下轴承间隙和表面粗糙度对润滑性的影响规律。研究结果表明:计及热负荷影响,轴承最大油膜压力增加7.5%,最小油膜厚度降低8.1%,摩擦功耗增加10.1%,粗糙峰接触增加6.0%,轴承产生温升现象,最大温升为20.1℃;轴承间隙增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅保持不变;表面粗糙度增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅缩小55%。该热弹流模型研究方法为动力机械热负荷条件下摩擦副失效机理分析提供了一种可行的途径,研究结果对摩擦副滑动轴承加工精度制定具有一定的指导作用。

润滑油五参数流变模型的研究

基于Evans-Johnson模型提出了润滑油五参数流变模型,利用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型对润滑油的拖动系数进行计算,并与试验数据进行对比.结果表明,利用五参数流变模型预测的拖动曲线与试验曲线形状一致,预测精度较高.在热效应不显著的情况下,采用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型预测的拖动系数基本重合,与试验值接近;在热效应比较显著的区域,利用五参数模型预测的油膜温度值高于Evans-Johnson模型的预测值,对拖动系数的预测精度远大于Evans-Johnson模型的预测精度,解决了在热效应较显著的情况下流变模型对拖动力预测精度较低的难题.

高温自润滑包覆体胞热驱模型的研究

根据金属基粉末冶金自润滑材料的微结构特点,建立了自润滑材料的包覆体胞单元模型,并基于所建立的体胞单元模型,对摩擦热-应力耦合场中包覆体胞单元模型的自润滑机理进行了数值模拟研究,分析了摩擦系数、包覆体材料强度及孔隙度等参数对体胞单元包覆核材料驱动作用的影响。结果表明:在其他条件不变的情况下,包覆核材料向包覆体外的排出量随着摩擦系数、包覆体材料的强度、孔隙度的上升而增加。

润滑油密度与黏度关系的进一步探讨及定量广义牛顿热弹流数值分析

基于"同一油品相同的密度对应相同的黏度"这一假说,本文作者将最近提出的在等温条件下由密度求黏度的计算公式推广到热条件之下并进行了进一步的理论探讨.通过引入广义黏度,把润滑油的Eyring流动处理为广义牛顿流动,进而对由squalane油润滑的点接触副在不同赫兹接触压力和卷吸速度下,在滑滚比宽广的变化范围内开展了定量的热弹流数值仿真.仿真得到的摩擦系数与试验结果良好的吻合程度不但证实了作者的由密度求黏度公式在热条件下仍然准确,同时也证实了所用的密度与黏度关系假说的合理性.在比较新黏度公式与Barus、Roelands和Doolittle黏度公式所得数值仿真结果时,提出了一种不需要黏温系数而得到热条件下润滑油黏度值的算法,并用之得到了合理的广义牛顿热弹流解.

高压工况上游泵送机械密封热力变形与密封性能分析

为研究高压工况下上游泵送机械密封的性能,考虑密封环与润滑液膜间的流固热力耦合作用,建立了其热弹流润滑模型,基于有限单元方法求解液膜润滑方程、密封环热传导方程和热力变形方程,采用三重迭代算法实现膜压、膜厚、温度和变形之间的耦合求解,研究了转速、密封压力和介质温度对上游泵送机械密封端面变形的影响规律,分析了热力变形作用下密封的上游泵送能力。研究结果表明,高压工况下密封端面产生了沿上游泵送方向收敛的液膜间隙,高密封压力下的力变形是主要原因,热变形部分抵消了压力变形带来的影响;随转速的增大,液膜沿上游泵送方向的收敛程度减小,上游泵送率增大,摩擦因数增大;随着密封介质压力的增大,液膜收敛程度增大,摩擦因数减小,上游泵送率大幅减小;随密封介质温度的升高,液膜收敛程度减小,摩擦因数减小,上游泵送率有所增加。研究结果可为高压上游泵送机械密封环的结构优化和设计提供理论参考。

长径比对重载工况水润滑轴承性能的影响

水润滑轴承在工作中存在表面粗糙峰接触等摩擦问题,而合理的长径比可以改善轴承润滑状态。以重载水润滑轴承为研究对象,建立水润滑轴承混合润滑热模型,通过有限差分法计算求解,研究长径比对重载水润滑轴承性能的影响。结果表明:在相同载荷条件下,增大长径比可增强水膜承载力、提高最小膜厚进而改善轴承润滑状态,可使轴承压力分布均匀、削弱应力集中效应从而提高轴承使用寿命;低速时增大长径比可降低摩擦因数,但高速时摩擦因数随长径比的增大而增大;增大长径比还可降低轴承温度,但不利于水流的轴向端泄排出。

齿轮部分膜点接触热弹流润滑问题的逆解

依据部分膜粗糙峰接触热弹流润滑问题,基于平均流量模型的广义Reynolds方程,并综合应用牛顿顺解法和逆解法,对齿轮部分膜点接触热弹流润滑问题进行了完全数值求解,是完善齿轮润滑问题的必要条件,进一步优化了齿轮传动的设计。在工业领域发挥着不可替代的作用。

吸附膜对热混合润滑性能的影响

为了研究吸附膜的计入对热混合润滑性能的影响,基于平均流量模型,建立考虑吸附膜的非牛顿流体圆接触热混合润滑模型,分析吸附膜的影响,结果表明:表征吸附膜热失效机理的主要参数是油膜中层温度和吸附膜2表面温度;吸附膜对压力分布影响较小,但使油膜厚度减小;存在合适的吸附膜厚度,吸附膜厚度的最优值为100 nm;吸附膜会减小膜厚比、增大载荷比,且吸附膜越厚,膜厚比越小,载荷比越大,这表明吸附膜加重了两表面的接触,但减小了摩擦系数,起到较好的减摩作用.

压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性影响研究

湿式离合器存在因局部润滑工况恶化而加速失效的问题,且目前很少有学者从局部微观角度出发,研究压力对湿式离合器局部润滑与摩擦特性的影响。为此,从局部微观角度出发,对湿式离合器局部润滑与摩擦的压力影响特性进行了仿真分析和试验测试研究。首先,采用平面副热弹流混合润滑模型,求解了微凸峰承载力和流体动压的大小;然后,设计了湿式离合器小试样销盘试验,测试了各压力工况条件下,离合器局部润滑和摩擦特性的变化规律;最后,结合仿真计算和试验测试,研究了压力对局部压强分布及承载比、实际接触面积、局部温升和摩擦系数的影响。研究结果表明:随着平均面压从1.4 MPa升高到4.2 MPa,润滑油膜厚度减小,更多的微凸峰开始接触,实际接触面积率从不足1%快速增大到约4.5%;同时摩擦系数从约0.047快速增大到约0.074,且摩擦系数的增大速度与实际接触面积率的增大速度基本一致。

大功率拖拉机强制润滑的仿真和试验

为了研究大功率拖拉机强制润滑系统的流量分配特性,基于AMESim分析平台建立了某系统的热液压流体模型,仿真得出强制润滑系统的流量分配特性,并用试验证明了热液压仿真结果的正确性,为液压润滑系统流量分配的改进设计提供依据。

弹性元件对大型可倾瓦轴承静动特性的影响

为提高舰船运载机组稳定性,并有效抑制振动,在机组推进轴系中采用了一种可倾瓦轴承支点弹性技术(瓦块支点安装有蝶形弹簧),以某大型燃气轮机为对象,在轴系四瓦可倾瓦轴承瓦块支点处引入蝶形弹簧结构,并采用流固热耦合计算模型和轴承多场分析技术,分析了可倾瓦轴承的温度场、压力场、刚度与阻尼等特性参数,研究了支点弹性技术对大型可倾瓦轴承摩擦学与动力学特性的影响规律。计算结果表明:在3 000r·min^(-1)工作转速下,刚支结构时可倾瓦轴承最大油膜压力为6.5MPa,弹支结构时最大油膜压力为6.7MPa,弹支结构相比刚支结构轴承油膜压力略有上升,此时2种支点结构轴承的温度变化不大,最高温度分别为98.95℃与98.85℃;随着转速的增大,2种支点结构可倾瓦轴承的主刚度均呈下降趋势,而其交叉刚度只在±0.1MN·m^(-1)范围内变化;在3 000r·min^(-1)下,弹支结构轴承主刚度为3.5GN·m^(-1),主阻尼为6MN·s·m^(-1),相比刚支结构轴承主刚度提高了59%,主阻尼提高了39%。可见:可倾瓦轴承采用瓦块支点弹性技术,轴承温度变化不大,最高油膜压力略有增加,轴承主刚度和主阻尼明显提高,这对增加稳定性和抑制振动十分有利。

少齿数非对称齿轮热弹流润滑特性建模分析

少齿数非对称齿轮以其小体积、大传动比和高承载能力等优势,在各领域得到越来越广泛的应用。而良好润滑条件下,参数变化对少齿数非对称齿轮的热弹流润滑性能具有重要影响,同时对齿轮的传递效率和寿命具有重要影响。基于赫兹接触理论和热弹流润滑理论,建立少齿数非对称齿轮热弹流润滑数学模型。通过有限差分法对方程组进行差分离散,利用Newton-Raphson方法对Reynolds方程进行完全数值求解,获得油膜压力和油膜厚度的分布情况。通过超松弛迭代计算方法求解热弹流润滑方程组,得到少齿数非对称齿轮副啮合线上5个特殊点的热弹流润滑特性,分析压力角、变位系数、载荷和转速与油膜厚度、压力和温度之间的变化规律。结果可知:温度最大值出现在啮入点,节点处的油膜温度接近稳态润滑油的温度,油膜温度和油膜压力的变化趋势一致。