高速水润滑止推轴承的滑移润滑性能研究

建立了多种具有不同滑移区域分布特征的推力瓦数学模型,在考虑流体边界滑移效应、扩展了经典Reynolds方程并设定合理边界条件的基础上,借助MATLAB软件对模型进行数值仿真求解,研究了滑移区域分布方式、面积占比及滑移长度对轴承动压润滑性能的影响。结果表明,在靠近流场入口处沿周向分布滑移区域能显著提升不同转速条件下的推力瓦面承载力;当滑移区域面积占瓦面面积比介于0.3~0.4且滑移长度为1000nm时,轴承推力瓦面具有最优动压润滑性能。     

机体弹性变形对主轴承润滑特性的影响

为揭示机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响,在考虑整机体和曲轴弹性的条件下,建立发动机曲柄连杆机构多柔体动力学模型,耦合基于质量守恒边界条件的广义雷诺方程和Greenwood/Tripp接触模型,分析机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响。结果表明:与刚性机体相比,计入机体弹性变形后,各主轴承的润滑特性随曲轴转角的变化趋势与将缸体处理为刚性时基本一致;润滑油平均端泄量和总摩擦功耗在一个工作循环内均变化较小;润滑油最小油膜厚度、最大油膜压力和轴承的最大粗糙接触压力在一个工作循环内的某些时刻变化明显。     

水轮发电机推力轴承的广义热弹性流体动力润滑性能分析

本文以二维雷诺方程、能量方程、三维热传导和三维热弹位移边界积分方程为基础,用边界元法求解油膜压力、瓦体温度场和瓦面热弹位移,编制了一个较完善的热弹性流体动力分析软件.利用这一软件,计算了托盘支承双层水冷可倾瓦轴承的热弹性流体动力性能,研究了载荷、转速、隔热层或热阻、水冷瓦、油池温度和托盘变形等因素对轴承性能的影响.结果指出,重载时轴瓦的热弹变形将导致工作条件恶化,接触热阻或隔热层对于改善瓦的变形是有利的,水冷瓦可以降低瓦温并改善瓦的变形,油池温度对各项性能有较大影响,托盘变形的影响很小.     

表面粗糙度对低速水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响

针对船用滑动轴承在低速水润滑工况下液膜承载能力不足导致的局部固体接触碰磨问题,研究了表面粗糙度对水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响。假设轴颈和轴承表面粗糙峰服从高斯分布,以粗糙峰高度综合标准差表征表面粗糙度,联立平均雷诺流体润滑方程和GreenwoodTripp(GT)固体表面接触方程,对比分析了全膜润滑和混合润滑下的液膜厚度和压力分布,针对几种典型转速研究了表面粗糙度对轴承的液膜承载力及其最大压力、粗糙峰接触承载力及其最大压力、偏心率和最小名义膜厚的影响。数值计算结果表明:在低速水润滑工况下,混合润滑模型的最大液膜压力比全膜润滑模型降低一个数量级以上,粗糙峰接触压力的产生使得最小名义膜厚增加;随着表面粗糙度的增加,液膜承载力、偏心率、最大液膜压力和最大粗糙峰接触压力呈减小趋势,粗糙峰接触承载力和最小名义膜厚呈增加趋势;在混合润滑下转速对最小名义膜厚和偏心率的变化曲线没有影响。该研究可对低速水润滑滑动轴承优化及可靠性设计提供一定的参考。     

石墨材质水润滑轴承的摩擦磨损性能研究

为解决屏蔽泵中水润滑推力轴承的失效问题,对水润滑石墨轴承的摩擦磨损性能进行了研究,对于延长轴承使用寿命、保证泵组运行可靠性具有重要意义。利用特制的轴承试验台,模拟轴承实际工作状态,对轴承摩擦副进行了试验研究,得到转速和载荷对石墨轴承的磨损率、摩擦系数的影响规律。研究表明,石墨轴承在高速运转下具有较好的摩擦性能,减小轴向载荷可有效地降低轴承磨损率。经过2680小时的寿命试验得知,轴承磨损曲线经过初期跑合磨损以后逐步呈现平缓趋势,可以用该曲线外推石墨轴承的使用寿命,并对其摩擦表面作了分析。     

计入浮环传热的增压器浮环轴承润滑分析

以增压器浮环轴承为研究对象,基于浮环平衡模型、流体润滑模型和热量分配模型,计算不同工况下内层油膜与外层油膜之间传递的热量,并以此作为润滑分析的条件之一,提出了没有热量传递时外膜偏心率的识别方法,并对浮环轴承润滑性能进行研究,主要分析讨论浮环传热在不同外膜偏心率和不同转速下对浮环轴承润滑性能的影响.结果表明,不同外膜偏心率下,浮环传热的情况有较大差异;存在某一外膜偏心率,内膜-浮环-外膜间没有热量传递;转速越高,浮环传热量越多;浮环传热对环速比的影响较大;计入浮环传热后,浮环轴承内外膜温升、内外膜摩擦功耗、外膜端泄流量有较明显变化.     

弹性箔片轴承的气弹润滑解

通过引入柔性箔片的静、动变形以及联立求解气体润滑Reynolds方程和弹性箔片轴承的静、动变形方程，给出了弹性箔片空气动压轴承的完全气弹润滑耦合解，完全气弹润滑解不仅适用于箔片轴承的静态性能分析，同样也适用于动态刚度和阻尼的计算，从而为弹性箔片空气动压轴承静、动态性能分析和相应转子系统动力学行为预测提供了系统的理论与分析方法．     

水润滑橡胶轴承的摩擦性能

以丁腈橡胶(NBR)为基体,制备水滑润橡胶轴承,以水作为润滑介质,研究不同因素对橡胶轴承的硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着炭黑量以及二硫化钼量增加,橡胶轴承的硬度逐渐增大;炭黑量和二硫化钼量明显影响橡胶轴承的磨损量和摩擦系数.在炭黑为70 phr,二硫化钼为10phr时,轴承的磨损量和摩擦系数最小.对磨损和摩擦机理也进行了分析.     

非均匀磨损水润滑橡胶轴承的润滑特性

针对船用水润滑橡胶轴承在非均匀磨损情况下的润滑特性,首先给出非均匀磨损情况下磨损区域的几何模型,在综合考虑橡胶衬层磨损和弹性变形的情况下建立水润滑橡胶轴承的弹流润滑模型,然后基于有限差分法离散雷诺方程并采用逐次超松弛迭代法求解水膜压力,分析非均匀磨损对水润滑橡胶轴承润滑特性的影响。结果表明:非均匀磨损使轴承的水膜厚度从轴承的前端(磨损厚度最小)到轴承尾端(磨损厚度最大)逐渐增加;水膜压力峰值相应地从轴承的前端到轴承尾端逐渐降低。水膜压力峰值发生的位置和水膜破裂的位置均延后,并且在轴承尾端延后的角度较大。在相同偏心率的情况下,随着最大磨损厚度增加,水膜合力(即承载力)、偏位角和摩擦力均减小。在相同载荷情况下,随着最大磨损厚度增加,轴颈的偏心率增加。发生非均匀磨损后水膜速度不再关于轴承中间截面对称分布,水膜合力的作用位置向轴承前端偏移,同时产生一个较小的附加合力偶,合力作用位置的偏移量随着最大磨损厚度和偏心率增加而增加。     

密封环滑动面变形对润滑性能的影响

建立了机械密封环滑动面变形的几何模型,采用自适应相关函数模拟密封环滑动面的微观表面形貌。结合所模拟的粗糙表面,建立了滑动面变形时的微观流体动压润滑模型,采用有限差分法,运用MATLAB语言进行编程求解,实现了对一定外载荷下滑动面微观流体润滑压力分布和流体膜厚度分布的计算。在此基础上,通过一个具体的实例计算分析,系统研究了滑动面变形和外载荷变化对密封环流体膜厚、摩擦力、发热量、泄漏量等润滑性能的影响规律,得到一系列规律性曲线,并进行了一定的分析说明。     

混合流润滑条件下的水润滑橡胶轴承的润滑特性

针对水润滑橡胶轴承在混合流态下的润滑问题,基于层流、湍流经典润滑理论建立了水润滑橡胶轴承混合流态下的润滑方程,采用有限差分法分析了混合流润滑下的雷诺数、水膜厚度、衬层变形及水膜压力随偏心率、转速和长径比的变化规律,并将层流、湍流和混合流3种润滑流态下计算得到的润滑特性进行了对比分析。结果表明:混合流润滑方程比层流和湍流润滑方程更适合水润滑橡胶轴承的实际运行工况,混合流润滑下的水膜厚度、衬层变形和水膜压力的取值范围均处在层流润滑和湍流润滑之间;在混合流润滑下,雷诺数在承压区随偏心率的增大而减小,同时随转速的增加而增大;水膜厚度随偏心率的增大而减小,随转速和长径比的增大而增大;偏心率对最大衬层变形的影响最大,转速的影响次之,长径比的影响最小;水膜压力在承压区随着偏心率、转速和长径比的增加均增大。此研究可为准确分析水润滑橡胶轴承实际运行工况下的润滑特性提供参考,也可为计算流体动力学(CFD)仿真水润滑轴承润滑机理的研究提供依据。     

内燃机主轴承弹性流体动力润滑计算分析

建立了内燃机主轴承弹性流体动力润滑计算的数学模型和有限元模型.依此模型,对某四缸柴油机的5个主轴承进行了计算,分别算出其在一个工作周期内的油膜压力、油膜厚度、摩擦功耗和轴心轨迹.通过对计算结果的分析表明,第3号主轴承所受到的载荷最小,平均油膜厚度最小,平均油膜压力和摩擦功耗最大.第3号主轴承的润滑状况不佳.应对其进行摩擦学优化设计.     

水润滑艉轴承负载能力的分析

以具有弹性的塑料轴承为例，分析相应的流体动力润滑机理以及水槽结构形式对其运行特性的影响．结果表明，一个连续的不开槽的轴承表面比一个开槽的轴承表面允许水力膜形成更高的动压力；长径比大的轴承，其负载能力亦相对较大。     

基于正交设计法的柴油机主轴承润滑性能优化

为对主轴承结构参数和润滑油参数进行优化匹配,根据动载滑动轴承弹性流体动力润滑模型,结合AVL Excite软件对CA4D32柴油机主轴承进行多体动力学与弹性流体动力学耦合仿真.精确选取标定工况下影响各主轴承润滑性能的轴承宽度、供油压力、供油温度、润滑油类型、径向间隙、轴瓦油槽方向、轴颈油孔位置等关键因素,以最小油膜厚度为优化目标,基于正交设计法,确定各主轴承润滑性能最优参数组合,并对该参数组合进行仿真验证.结果表明:各主轴承最小油膜厚度增大9.1%～32.1%,一个循环内最小油膜厚度明显增大且其波动趋于平缓;各主轴承总摩擦功率损失显著降低.     

载荷方向对立式转子导轴承润滑性能的影响

针对核主泵立式转子制造、安装、倾斜和不平衡导致的轴承载荷不确定性问题,以泵的可倾瓦导轴承为研究的目标对象,研究了载荷方向对导轴承静动特性的影响。通过数值模拟建立了定载荷方向、变轴承旋角的载荷方向转变思想;提出了基于热弹流动力润滑模型和载荷方向转变思想的润滑性能分析方法;揭示了不同载荷方向下轴承最大压力、最小膜厚、刚度和阻尼等性能参数的变化规律。计算结果表明:与典型的瓦间承载相比,轴承为典型的瓦面承载时,最小膜厚递减了26.2%,最大水膜压力递增了50%,功耗和温升变化不明显;载荷方向的主刚度和主阻尼分别递增了68.8%和44.3%,非载荷方向的主刚度和主阻尼分别递减了87.5%和71.1%,交叉刚度和交叉阻尼分别保持相等。该研究对立式转子导轴承的润滑性能设计具有一定的参考价值,在不确定载荷的情况下可按照瓦面承载方式进行润滑性能设计以确保安全可靠性。     

接触线方向和润滑角对蜗杆传动润滑性能的影响

本文通过计算和理论分析，研究了接触线方向和润滑角对蜗杆传动润滑性能的影响。当润滑角大于４５°时膜厚和润滑性能没有显著的差别，小于４５°时润滑性能急剧变坏。接触线的移动速度对润滑性能的影响也较大，润滑弱点并不与润滑角为０°的点重合。     

考虑弹性变形的动载滑动轴承润滑非线性解

对于高速、动载、径向滑动轴承的油膜压力及轴心轨迹的计算,一般沿用Hahu或Holland 的分项计算方法.将挤压油膜压力与旋转油膜压力分别计算,然后叠加.可是,对于重载轴承,油膜压力的峰值较高,轴承的弹性变形不可忽视,润滑油的粘压效应亦较突出.这时,雷诺方程将成为一个非线性微分方程,不能沿用上述方法计算.本文应用等参数有限元法,系统地提出了一个整体的计算方法,预示了动载轴承的油膜压力、轴心轨迹和最小油膜厚度.为了符合变形的真实情况,本文对轴承的变形,尤其是两端的影响,在运用半无限空间弹性体的结论时,也作了适当的修正.     

双缸柴油机曲轴主轴承弹性流体动力润滑分析

运用AVL EXCITE PU软件建立双缸机柴油机曲轴主轴承弹性流体动力润滑计算模型,计算分析了发动机最大扭矩转速下主轴承受力、最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹等。结果表明,该双缸柴油机主轴承润滑良好,最小油膜厚度、最大油膜压力均在限值以内,符合设计要求。     

轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析

通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程,建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑（TEHD）模型.在此基础上,深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明,弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凸”的形状,且最大油膜压力减小;当只考虑热变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凹”的形状,且最小油膜厚度增大,但热变形对最大油膜压力的影响不大;当同时考虑弹性变形和热变形（即完整的TEHD模型）时,轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化,因此,对于重载高速的操作工况,有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.