高速水润滑径向滑动轴承的壁面滑移设计

为了研究高速水润滑条件下具有不同边界滑移表面的径向滑动轴承的摩擦学特性,运用二元滑移理论建立了相应的数学模型。模型考虑了流体边界的滑移效应,对经典雷诺方程进行了修正,并将流量守恒边界条件应用于空化区。通过仿真对比不同滑移表面对轴承性能的影响,以大承载力和小摩擦阻力为设计目标,对轴承及滑移表面参数进行了优化设计。结果表明:对于偏心率较小、宽度较小和直径较大的轴承,滑移-非滑移间隔表面能显著地提高承载力,降低摩擦阻力和减小空化区面积;当滑移区域与非滑移区域的分界线在普通轴承压力峰值和最小膜厚位置之间时,承载力可达到最大值。     

考虑紊流和滑移影响的液态金属润滑螺旋槽轴承设计

为了研究液态金属作为润滑介质时对螺旋槽轴承性能的影响,针对液态金属黏度低与接触角大等特点,建立了考虑紊流和边界滑移影响的轴承性能计算模型,进行了液态金属润滑螺旋槽轴承设计。基于螺旋槽轴承的特殊结构,在非正交坐标下运用有限差分法以及局部积分法求解了雷诺方程,得到轴承膜厚压力分布;采用Ng-Pan紊流模型并综合滑移长度模型(SLM)和极限剪应力模型(LSSM),分析对比了考虑紊流滑移影响和层流无滑移时的轴承性能;研究了槽数、螺旋夹角等结构参数对轴承静动态性能的影响,确定了轴承各结构参数的最佳取值。结果表明:适当的半滑移设计可以有效提高轴承承载能力并减少空化区域面积;在槽数为8～12、螺旋夹角为60°左右、槽深为20μm、沟脊比为1时,轴承可以获得良好的静动态性能。研究工作对国产高性能CT设备的液态金属轴承设计具有一定的指导意义。     

滑移楔流体动力学及其表面滑移特性优化

研究了具有滑移楔的滑块轴承的流体动压承载力．根据界面所受剪力的分布情况，优化固体表面滑移特性，表面滑移特性是几何位置的函数．提出了研究二维界面滑移问题的滑移本构方程的分段线性化方法，研究了有限长滑块轴承具有任意界面极限剪应力的二维界面滑移问题及其流体动力学效应．发现滑移楔的流体动力学效应要大于传统的几何收敛楔，甚至当几何间隙为平行间隙或发散间隙时，滑移楔仍然会产生很大的流体动压力．滑移楔可以产生的最大流体动压力是几何收敛楔能够产生的最大流体动压力的两倍以上，最大的达到2．5倍．界面滑移使得界面摩擦阻力减小．     

三维传热对推力轴承温度分布影响的研究

针对油膜和瓦体界面上边界条件不确定的对流－导热耦合问题,对推力轴承的油膜和瓦体系统,构造了相应的三维传热计算数学模型,提出了在界面上分区实施温度连续和热流密度连续的逐步迭代求解方法,并对推力轴承的油膜温度分布和瓦面温度分布进行了分析研究。研究表明：三维计算不仅能揭示油膜层与层之间的温度变化关系,同时还能准确地反映瓦面实际温度分布。     

界面滑移与油膜破裂

利用数学规划法分析了滑块轴承的界面滑移问题．对于粘塑性极限流变模型，界面滑移使油膜承载力下降；若两个润滑表面全部发生相对界面滑移，则油膜动压效应消失，不能承载．计算结果表明，当润滑油的极限应力参数给定后，轴承有一个极限滑动速度．在此极限速度以下，轴承可以安全工作；否则，将发生油膜破裂．     

新型可逆式推力轴承油膜温度场对最优参数的影响

根据流体力学有限元理论，采用四节点等参单元，对新型推力轴承轴瓦的力学模型作了进一步的分析和研究；以最佳承载能力范围内摩擦功耗最小为目标函数，计算动压油膜的温度场及轴瓦的热变形对最优参数的影响；建立了各主要参数（油膜厚度、油楔角、承载能力等）与摩擦力矩的关系曲线。将所得的数据和以前研究的论文（未考虑轴瓦的热变形）比较分析，并在可逆式动压推力轴承实验台上作了进一步的实验研究。测量了瓦面的温度场和摩擦力     

热流状态下新型动压推力轴承压力场的计算

考虑了温度对润滑油粘度的影响,根据流体力学有限元理论,对新型动压推力轴承轴瓦的压力场作了计算,并在可逆式动压推力轴承实验台上进行了验证.     

表面滑移对塑料瓦推力轴承润滑性能影响的理论分析

由于弹性金属塑料瓦表面存在滑移现象,所以将改变轴承的润滑性能．文章对具有表面滑移的雷诺方程和能量方程进行了推导和计算,结果表明：表面滑移对轴承润滑性能有一定的影响．     

织构滑移表面对滑块轴承摩擦学性能的影响

为了揭示表面织构对轴承摩擦学性能的影响以指导轴承微织构的优化设计,采用速度滑移边界表征表面织构宏、微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面,研究了织构的分布位置、面积等宏观参数对滑块轴承摩擦阻力和承载能力的影响规律.分析结果表明:表面织构可以降低轴承的摩擦阻力,且织构面积越大减阻效果越显著;低速时减阻能力与织构分布位置无关,高速时织构越靠近出口减阻效果越好;表面织构的分布位置对轴承承载能力的影响显著且复杂,特别是无量纲织构区域的起始点和终止点的位置;轴承表面完全织构化将显著降低承载能力;表面织构位于进口时可以提高承载能力,位于出口时将会降低承载能力.上述结果说明合理的表面织构设计可以有效提高轴承的摩擦学性能.     

热流状态下新型动压推力轴承压力场的计算

考虑了温度对润滑油粘度的影响。根据流体力学有限元理论，对新型动压推力轴承轴瓦的压力场作了计算，并在可逆式动压推力轴承实验台上进行了验证．     

耦合因素对混合润滑滑动轴承特性的影响

低速工况下处于混合润滑状态的滑动轴承易因变形或倾斜而发生磨损。为分析轴颈倾斜和磨损对滑动轴承混合润滑特性的影响,建立了计入轴颈倾斜和弹性变形的平均流量方程、G-T接触方程和Archard磨损方程耦合模型,采用有限差分法及超松弛迭代法计算混合润滑状态下轴承特性参数和时变磨损参数,对比了轴颈倾斜前后或磨损前后轴承的润滑性能,并分析粗糙度和边界摩擦系数等因素对各性能参数的影响。搭建摩擦磨损试验台测试了倾斜状态下轴承的润滑特性,验证了理论模型的正确性。理论分析与试验结果表明：重载大偏心时轴承转变为混合润滑状态,轴颈倾斜程度越大,轴承越容易发生混合润滑;轴承倾斜后,压力峰值和接触区域形状发生改变,磨损量因而发生变化,并且磨损深度分布沿轴向或周向倾斜;磨损降低了油膜的动压效应,并且使膜厚比降低,导致油膜压力峰值下降约20%,接触压力峰值降低约90%,承载力最高下降约19.71%;对比磨损前后的轴承形貌发现,轴颈倾斜使得磨损集中于间隙减小的一端。该研究可为实际工程中轴承的设计提供理论依据。     

推力滑动轴承结构参数的数值研究

以推力轴承扇形瓦块为研究对象,采用柱面坐标,通过对二维雷诺方程进行离散化求解,得出推力滑动轴承的无量纲压力分布,并通过数值计算研究方法,详细研究了瓦高比、长宽比和瓦块数对轴承润滑性能的影响规律,指出了推力滑动轴承最佳结构参数的确定方法,为推力滑动轴承的结构设计提供了理论支撑。     

推力轴承油膜刚度的三维热弹流动力润滑计算

在推力轴承油膜刚度二维热弹流动力润滑计算有限单元法基础上，进一步考虑了油膜温度沿油膜厚度方向的变化，进行了轴瓦的热传导计算，首次采用有限单元法进行了推力轴承的三维热弹流动力润滑计算，并提出了计算模型。计算结果与实测值比较有很高的精度，比过去的计算结果更加准确。     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

液压粘滑现象对电液比例流量阀性能影响的研究

本文结合实验,分析了液压粘滑现象机理以及滑阀式先导级电液比例流量阀性能的影响,提出了防止滑动副由流体压润滑区向混合润滑区转化的具体对策,对提高滑阀类液元件的性能具有普遍意义。     

轴颈圆度误差对滑动轴承润滑性能的影响研究

分析了椭圆和齿形两种轴颈圆度误差对滑动轴承润滑性能的影响机理,推导了考虑轴颈圆度误差时的油膜厚度公式;针对某滑动轴承,分析了不同轴颈圆度误差与轴承油膜厚度、油膜压力、摩擦功耗、端泄流量和轴心轨迹之间的关系.结果表明,两种圆度误差都明显导致滑动轴承的润滑性能下降;椭圆误差改变滑动轴承的油膜承载区面积,部分时间可能改善轴承的润滑性能;齿形误差引起滑动轴承周期性的油膜波动,使油膜压力呈多峰分布.     

边界滑移对EMP径向滑动轴承性能的影响分析

弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承是一种新型的轴承,轴瓦材料的特殊性使其热变形远大于普通金属瓦轴承,但它所特有的边界滑移现象,对改善径向滑动轴承的润滑性能有较为明显的优越性,该文建立了计入边界滑移情况后对轴承３Ｄ热弹流分析的数学模型,并给出实例,对其润滑机理进行了初步的分析。     

基于雷诺方程的滑动轴承可靠性虚拟试验方法

针对往复式压缩机主轴承的磨损失效问题,提出一种可靠性虚拟试验方法.基于流体动力润滑理论中的雷诺方程,推导动压油膜的当量刚度;根据胡克定律得到当量弹性模量.利用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立虚拟样机模型,采用壳单元模拟润滑油膜的动态特性.通过ANSYS的参数化设计语言APDL,将整个仿真过程编译成宏程序.根据中心复合法设计随机变量的试验样本点,通过更改宏程序实现虚拟样机的随机抽样;分别对每种取样结果进行动态仿真,获得输出响应(油膜比压)数据;根据试验数据,基于响应面方法建立极限状态方程,进行可靠性灵敏度分析,为滑动轴承的设计提供理论依据.     

考虑热效应的轴颈倾斜轴承润滑分析

文章考虑了润滑油粘温效应的影响,分析了稳态下倾斜轴颈径向滑动轴承的流体动力润滑特性.采用有限差分法求解Reynolds方程,用热平衡方程计算润滑油温升;在是否考虑温度影响的2种情况下,计算了不同轴承偏心率、轴颈倾斜方位和轴颈倾斜角时轴承的油膜压力、油膜反力、端泄流量、温度的变化、轴颈摩擦系数和保持轴承稳定工作的力矩.分析结果表明,轴颈倾斜和润滑油粘温效应对滑动轴承流体动力润滑特性有较大影响.     

考虑空穴和微观弹流润滑效应的连杆大头轴承热弹流混合润滑分析

基于多体动力学原理建立了考虑空穴效应和微观弹流润滑效应的连杆大头轴承热弹性流体动力混合润滑的计算模型,提出了穴蚀位置的识别方法,分析了轴承润滑状态并获得了轴承摩擦损失的热量分配方法.结果表明:连杆大头轴承处于混合润滑状态,其粗糙接触发生在上轴瓦顶部的两侧边缘;结合轴心轨迹、润滑油填充率、润滑油填充率的变化率和液动油膜压力变化率可以有效识别穴蚀位置;连杆大头轴承的平均摩擦功率为0.44kW,最大粗糙摩擦功率仅为111.1mW,但对其瞬时摩擦功率的监测并不能判断局部的润滑状态;大头轴承的润滑热量散失以热传导为主要方式.