电主轴角接触球轴承摩擦学和动力学耦合分析

基于弹性流体动力润滑理论和动力学理论,对角接触球轴承(主轴轴承)进行摩擦学特性和动力学特性耦合研究.在Ansys软件中建立考虑主轴轴承摩擦学特性的动力学仿真模型,利用有限差分法求解弹流润滑的Reyn-olds方程和弹性方程,求解轴承油膜反力,在Ansys中进行动力学仿真,输出轴承零件各种运动参数特性曲线.研究表明,速度是影响主轴轴承内部弹流油膜的重要因素,在相同的预载荷、接触角等工况条件下,陶瓷角接触球轴承的内圈油膜厚度随转速增大先增大后逐渐减小,外圈油膜厚度随转速增大开始变化不明显,随后明显减小.     

弹性流体动力润滑状态下滚动轴承摩擦的分析

基于非牛顿弹性流体动力润滑(弹流润滑)点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道椭圆接触的稳态与瞬态润滑问题进行了分析.依据油膜压力与油膜厚度的数值计算结果,讨论了接触表面粗糙度、表面几何形态(粗糙表面峰谷高度)、滑滚比、接触力以及滚动速度等参数的改变对润滑深沟球轴承摩擦系数的影响.结果表明:表面粗糙度的改变对摩擦系数的影响较小;粗糙度一定时,表面几何形态的差别对摩擦系数影响较小;摩擦系数随着滑滚比的提高而增大;接触力与滚动速度的提高导致摩擦系数增大.     

固体颗粒对脂润滑线接触弹流影响的数值分析

建立了含固体颗粒的脂润滑线接触弹流润滑模型,推导了相应的润滑方程,通过数值方法分析了固体颗粒中心位置、尺寸和速度对脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度的影响,并与不含固体颗粒的脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度进行了比较.数值分析结果表明:固体颗粒对脂润滑线接触弹流的油膜压力和油膜厚度具有一定的影响;球状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较为显著,其中颗粒半径变化对油膜压力和油膜厚度的影响最大;片状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较小.     

点接触摩擦副最大温升的数值分析

提出了点接触热弹流润滑的简化数值解。在等温弹流润滑完全数值解的计算结果基础上,通过联立求解能量方程和热界面方程等,计算出重载条件下点接触弹流润滑状况下的三维温度分布。研究了热弹流问题的温升规律,并提出了油膜和接触体表面的最大温升公式。该公式得到了弹流测温实验的初步验证。     

波动载荷对直齿轮微观热弹流润滑的影响

根据实测表面形貌数值拟合了一表面形貌函数,计入了波动载荷效应,考虑了表面粗糙度、时变效应和热效应,对直齿轮进行了微观热弹流润滑研究,分析了载荷波动频率和载荷波动幅值对油膜压力、膜厚和温度的影响。结果表明:低频波动载荷对压力、膜厚和最大温度影响较大,波动载荷频率较高时中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度基本不受波动频率影响;较低波动频率下双齿啮合变单齿啮合瞬时的接触区中心位置的瞬态温升较大,载荷波动频率的增大引起节点接触区入口处温升减小,随着波动频率的增大节点处接触中心位置的瞬态温升增大明显;载荷波动幅值较大时,接触区中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度波动幅度较大。     

高速弧齿锥齿轮弹流润滑特性分析

以某航空发动机高速弧齿锥齿轮为研究对象,在弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中的最大油膜压力和最小油膜厚度变化情况进行描述,寻找出载荷、速度和润滑油粘度等因素对轮齿弹流润滑特性的影响规律。     

基于光弹性原理的弹流润滑实验装置研制

基于目前弹流油膜压力测量实验方法的优缺点,提出用光弹法测量弹流油膜压力,并讨论了相应的测量原理.研制了新型光弹性弹流润滑压力实验装置,该装置由体视显微镜、偏振片、LED光源、加载机构等组成.上试样为透明聚碳酸酯圆盘,下试样为由直流电机通过同步带驱动的GCr15轴承钢制成的转轴,上下试样构成了线接触摩擦副.安装在体视显微镜上的摄像机可拍摄到放大40倍的弹流接触区及其上的聚碳酸酯圆盘上的光弹图像,光弹图像的条纹级次反映了接触区油膜压力和摩擦表面下内部应力的变化.用该装置拍摄了聚碳酸酯和轴承钢滚动摩擦配副在施加载荷为2～50 N,滚动线速度为24、44、63 mm/s时的弹流润滑压力光弹照片.实验结果表明,该装置利用光弹法测量弹流油膜压力与摩擦表面下内部应力是可行的和有效的.     

锥环式牵引传动装置自助力变速机理研究

为揭示锥环式牵引传动装置能够进行自助力变速的机理,分析了锥环式牵引传动稳态工况与变速工况内、外接触区油膜卷吸速度与自旋速度方程,构建了接触区弹流润滑模型,推导了沿变速方向的牵引力表达式,并研究了接触区油膜沿变速方向牵引力的影响因素及其作用规律. 研究表明:变速时,由于变速角θ的存在,使得接触区油膜存在沿锥轮母线方向的侧向速度,从而在接触区产生沿变速方向的牵引力,在此力的作用下,锥环将沿变速方向运动,实现自助力变速;且变速角θ越大、滑滚比s越小,输入锥轮转速越高以及接触载荷越大,沿变速方向的牵引力也越大,变速越省力.      

椭圆接触乏油弹性流体润滑数值分析

采用多重网格技术,通过对乏油弹流润滑基本方程的数值求解研究了椭圆接触乏油弹流润滑,分析了入口初始位置对乏油润滑中心膜厚、最小膜厚、油膜压力及部分油膜比例的影响.结果表明:中心膜厚和最小膜厚随着入口区初始位置远离接触中心而逐渐增大,并最终趋于一个稳定的值.随着入口初始位置向接触中心移动,接触中心最大油膜压力基本无变化,但是二次压力峰值逐渐向出口区移动并减小;油膜压力区逐渐减小,乏油区增大.当入口初始位置达到1.2时,中心膜厚、最小膜厚和压力区已很小,达到了严重乏油状态.     

重载线接触脂润滑弹流问题的多重网格数值解

利用多重网格方法，求解重载线接触脂润滑弹流问题，给出了数值解。计算结果表明，重载工况下弹流接触区压力分布近于Ｈｅｒｔｚ型，润滑脂的屈服剪应力τ＿ｙ对油膜厚度的影响不明显。     

多重网格法求解线接触弹流问题

详细介绍了利用多重网格法求解弹性流体动压润滑的线接触问题的方法；提出了选择载荷迭代松弛因子和确定不同迭代区域划分的改进方法。通过与其它解法和经验公式结果的对比表明：多重网格法不仅是可行的而且具有计算速度快、收敛稳定性好等优点。     

固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析

参照卫星驱动机构使用的C36018固体润滑角接触球轴承,建立了三维模型,借助ABAQUS有限元软件,对固体润滑滚动轴承进行显式动力学仿真分析,得到了不同转速和轴向力下轴承各部件的动态接触应力及滚珠和内圈的运动状态,并与无涂层润滑条件下的结果进行了对比分析.结果表明:轴向载荷增加,轴承各个部件的应力幅值都有所增大,滚珠和保持架开始转动所需的时间缩短;转速增加,接触区域应力峰值变化频率增大,但对应力幅值的影响很小;具有固体润滑涂层的滚道接触面,在与滚珠发生接触时,涂层发生弹性变形,接触面积增大,接触应力减小,可以有效地保护轴承.     

点接触润滑状态图及其应用

根据改进的线接触润滑状态图,提出了点接触(椭圆接触)的新的润滑状态图。读图使弹性流体动力润滑方程运用方便,能直观反映膜厚参数的变化情况和工作条件对润滑状态的影响,特别适于研究一特定设备中工作负荷和运行速度对润滑膜厚的影响。     

载荷对面接触摩擦副粉末润滑膜影响的实验研究

文章利用石墨粉末颗粒,基于端面摩擦实验机对粉末润滑的特性进行了摩擦学研究.重点探索了载荷变化时粉末膜的形成和渐变破坏过程,并利用光学显微镜对表面膜进行了观察;结果表明粉末润滑膜可以在一定载荷范围内长时间保持完整,实现良好润滑,并随载荷的增加逐渐表现出破坏现象.     

表面粗糙对线接触低弹性模量弹流润滑性能的影响

实际润滑表面上的粗糙会导致润滑压力和膜厚发生明显变化。由于软材料弹流润滑膜厚远小于相似情况下硬材料的膜厚，所以在软弹流润滑中考虑粗糙度的影响更为重要。利用多重网格的数值法得到了大量软弹流数值解，用它分析了表征谐调粗糙的峰高、波长和相位等参数对润滑特性的影响。由于膜厚是润滑性能的重要参数，这里着重讨论了粗糙度对各特征膜厚的影响。对计算结果的分析表明：粗糙度对膜厚的影响可以分为两个区间，小波数区和大波数区。在小波数区，粗糙的峰高、波长和相位的变化对润滑各特征膜厚的影响十分明显。随粗糙度的波数增大，粗糙的影响趋于稳定。最后给出了模拟接触区膜厚的近似公式。     

改性氯化石蜡对20CrMnTi钢接触疲劳的影响

双滚子接触疲劳试验结果表明，极压添加剂类型显著影响试件材料的耐久极限，采用含改性氯化石蜡添加剂的Ｎ２２０重负荷工业齿轮油润滑，与另一种含复合添加剂的Ｎ２２０重负荷工业齿轮油相比，显著提高２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳淬火钢的接触疲劳强度。探讨了改性氯化石蜡添加剂的边界润滑机理。     

两弹塑性粗糙表面的非赫兹接触

针对偏润滑带外的情形,给出了两粗糙表面的通用接触关系式.分析结果表明：当塑性指数小于0.6时,接触表面发生弹性变形;当塑性指数大于1时,接触表面发生塑性变形.对于任意粗糙峰的具体力学和几何特性,实际接触面积与名义压应力近似成正比.两粗糙表面接触、一等效表面与一刚性表面接触的预测情形很接近.圆锥体两表面的塑性接触模型的间距最小,使两金属表面之间容易紧密接触.     

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮润滑加载接触分析

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮润滑加载接触分析将轮齿加载接触分析（ＬＴＣＡ）与热弹性流体动力润滑分析（Ｔｈｅｒｍａｌ－ＥＨＬ）有机地结合在一起。运用ＬＴＣＡ，可以得到齿轮副的接触状况，轮齿表面的几何特性，以及进行轮齿啮合表面热弹性流体动力润滑分析所需的法向载荷和运动参数等。从Ｔｈｅｒｍａｌ－ＥＨＬ的分析结果中，设计者能够得到包括油膜形成能力，油膜压力分布和温度增升等的润滑特性。在ＬＬＴＣＡ模型中，综合建立了轮齿接触和润滑特性与运转条件和齿轮加工所决定的几何特性之间的联系。     

纤维增强树脂基复合材料点接触弹流润滑研究

采用Laplace变换、Schapery数值反演及有限元分析的方法,在理论计算和实验验证的基础上,提出了由纤维增强树脂基复合材料所组成的润滑系统的有效弹性模量的一种简化计算方法.通过该方法对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的点接触润滑情况进行了分析计算,得出了润滑系统油膜厚度随时间的变化规律.通过实验验证了该理论计算方法的正确性与可行性,为树脂基复合材料的润滑研究提供了可靠的理论依据和实验资料.     

卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的弹流润滑渐近网格加密算法

针对数值求解卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的重载薄膜弹流润滑问题,提出将渐进网格加密(progressive mesh densification,PMD)算法的思想应用于此类问题的求解,建立了此类问题雷诺方程的离散差分格式,运用快速傅里叶变换算法计算点接触弹性变形,采用PMD网格跳转方法加速迭代收敛,最后得到此类问题的完全数值解和油膜形状分布图,并与前人的实验数据进行了对比分析。结果表明:在重载薄膜润滑条件下,数值求解结果与前人的实验结果相一致;与直接在最终网格上进行迭代相比,文中提出的方法可以在粗糙网格上迅速消除误差,为高密度网格提供更好的初值,从而使计算收敛速度提高1倍以上,证明了PMD算法在求解此类问题时具有良好的收敛性和有效性。