高速推力盘热弹流润滑性能的研究

从推力盘的实际工作情况出发，用数值计算联立求解雷诺方程、弹性位移方程、油膜厚度方程、润滑油粘度和密度方程、速度方程、能量方程以及界面温度方程，得出了高速工况下推力盘热弹流润滑接触问题的完全数值解，计算出平均速度、载荷、锥角、润滑油粘度与推力盘最小油膜厚度的关系，并以Сапвыков的实验结果对文中数值计算结果进行了验证     

一种有效求解弹流润滑问题的多重网格方法

本文阐述了一种有效求解弹流润滑问题多重网格方法的基本思想，推导了完全逼近格式、粗网格与细网格之间的插值算子、限制算子和Ｖ－循环迭代技术。等温点接触弹流润滑数值计算表明，该方法具有数值计算分析的快速收敛性和宽参数范围的稳定性。     

角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态分析

基于点接触弹流润滑理论,建立角接触陶瓷球轴承弹流润滑的数学模型,采用多重网格法分析油气润滑条件下内部接触区的润滑状态,得到角接触陶瓷球轴承的点接触弹流润滑完全数值解.分析结果表明:由于颈缩的存在,在相应的位置上将出现二次压力峰;在二次压力峰处,油膜开始收缩,形成出口区的颈缩现象;随着转速的增大,外圈油膜最大压力连续增大,内圈油膜最大压力变化不明显,内、外圈最小油膜厚度随转速增大而增大;轴承载荷影响主要表现在压力分布上,随着载荷逐渐增大,内圈接触区油膜最大压力变大.     

重载点接触热弹性流体动力润滑问题的数值解

本文基于修正的赫芝压力分布,取得了重载点接触热弹流(TEHL)问题的数值解,得到了温度分布、油膜厚度和摩擦拖曳力.润滑剂的粘度与压力、温度之间的关系由茹兰兹公式确定,摩擦拖曳力的计算,分别采用了热牛顿模型和恩瑞模型.本文的结果同Bruggemann等人的计算和实验结果进行了比较,取得了较好的一致性.计算结果表明:滑动速度、载荷对接触区内的油膜温升影响很大;在滑动速度较大时,热解的油膜厚度大大低于等温油膜厚度;采用恩瑞(Eyring)模型计算摩擦拖曳力较为理想.     

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。     

线接触等温弹流润滑问题的数值解

应用复合直接迭代法求得了弹流润滑问题的数值解。算例表明，所得的油膜形状和压力曲线具有弹流润滑问题的全部特征，最小油膜厚度与Ｄｏｗｓｏｎ公式的计算值十分接近。同时，求解方法简单，求解范围大，最大赫兹压力可达１．２ＧＰ２，适用于各种载荷，各种速度状况。     

润滑剂黏塑性引起的弹流润滑偏离经典理论--Ⅰ.膜厚公式

考虑润滑剂剪切强度,计算等温纯滚动弹流膜厚.回归出的中心膜厚公式表示不同工况下弹流润滑偏离经典理论的程度.这种偏离实际代表在严重发热的弹流润滑中,入口区润滑剂剪切强度或润滑剂/接触表面界面处最大可承受剪应力下降时,弹流润滑失效前润滑膜的厚度.     

线接触等温弹流润滑问题的数值解

应用复合直接迭代法求得了弹流润滑问题的数值解。算例表明，所得的油膜形状和压力曲线具有弹流润滑问题的全部特征，最小油膜厚度与Ｄｏｗｓｏｎ公式的计算值十分接近。同时，求解方法简单，求解范围大，最大赫兹压力可达１．２ＧＰａ，适用于各种载荷、各种速度状况。     

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。     

润滑剂黏塑性引起的弹流润滑偏离经典理论—I．膜厚公式

考虑润滑剂剪切强度,计算等温纯滚动弹流膜厚,回归出的中心膜厚公式表示不同工况下弹流润滑偏离经典理论的程序,这种偏离实际代表在严重发热的弹流润滑中,入口区润滑剂切强度或润滑剂／接触表面处最大可承受剪应力下降时,弹流润滑失效润滑膜的厚度。     

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。     

齿轮热胶合承载能力数值计算方法研究

建立了时域内高速重载齿轮系统热平衡状态分析模型,推导了齿面温升公式,通过数值计算方法得到了接触点温度随时间的变化规律以及闪温沿啮合线的分布规律. 建立了符合实际工况的热弹流理论分析模型,将本体温度作为初始温度进行求解,以界面最高温升作为接触点闪温,得到了接触点的温度场、闪温以及沿啮合线的闪温分布,获得了沿啮合线的膜厚比,最后综合比较分析了Blok理论和热弹流理论. 结果表明:文中两种数值方法所求闪温与Blok闪温十分接近,热弹流法从理论上来讲更符合实际情况. 热弹流计算结果可以同时得到齿面闪温和油膜厚度等参数,为热胶合强度设计和校核提供更多的信息.      

基于ADINA的组合式动密封泄漏量与摩擦力计算

为了对高精度电液伺服马达的内泄漏做定量研究,文中提出了一种基于有限元的油膜控制方程数值解法.该方法首先利用有限元软件ADINA计算密封件表面的接触应力,然后使用逆解法求解一维雷诺方程得到油膜厚度,进而计算出泄漏量与摩擦力.在计算过程中使用3次多项式拟合入口区压力,解决了逆解法中压力二阶导数函数拐点难以确定的问题;分析了O型圈预压缩率、介质压力、转子半径、马达转速及油温对泄漏量和摩擦力的影响.结果表明,与传统的迭代法相比,该方法具有较高的数值稳定性与效率,适用于不同工况下马达泄漏量和摩擦力的计算,为弹性填充式密封的设计提供了理论依据.     

微极流体润滑条件下能量方程的推导及应用

为考察微极流体的热流体动力润滑特性,根据微极流体的基本理论和能量守恒与转换定律,推导了微极流体的能量方程;依据其润滑条件假设,得出了润滑条件下微极流体的能量方程的简化形式.以有限长滑动轴承为例,将所推导的能量方程与微极流体的雷诺方程和轴瓦热传导方程联立进行数值求解,得到油膜及轴瓦的温度分布.结果表明:采用微极性流体润滑,其油膜及轴瓦的温度均比采用牛顿流体有所升高,流体的微极性越强,温度升高越明显.     

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。     

动载轴承的非稳态热流体动力润滑分析

为了考察热效应对动载轴承润滑性能的影响,建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型,联立求解了广义雷诺方程、能量方程、固体热传导方程以及载荷平衡方程,得出了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨迹、流量和功耗。在求解过程中针对油膜和轴瓦温度场的时变性的不同,提出对它们分别进行非稳态和准稳态数值求解的方法。另外还采用了不同的温度边界条件进行计算。结果表明：在动载荷作用下,轴承的油膜压力、温度场、轴心轨迹、流量和功耗也随时间作相应的变化,不同的温度边界条件对计算结果有着显著的影响     

应力偶对滑动轴承热流体动力学特性的影响

研究了应力偶对有限长滑动轴承热流体动力特性的影响。推出了基于应力偶流体模型的油膜能量方程 ,并与应力偶流体的 Reynolds方程、轴瓦热传导方程一起联立数值求解 ,得到油膜的压力分布 ,油膜及轴瓦的温度分布 ,比较了 Newton流体和应力偶流体对轴承压力分布、温度分布及轴承承载力所产生的不同影响。结果表明 :应力偶流体在明显增大油膜压力的同时 ,也使轴承最大温度略有升高     

名义平表面无穷微凸体群的非Hertz接触

对修正的弹性接触积分方程直接离散求解，计算了均匀分布着无穷个微凸体的名义平表面同刚性平面的弹性接触问题。计算结果表明，微凸体的实际接触面积小于Ｈｅｒｔｚ接触面积，而最大压应力大于相应的Ｈｅｒｔｚ解。这表明粗糙表面上发生接触的微凸体更容易发生塑性变形。此外，数值结果证明了微凸体间的相互影响对弹流油膜厚度的形成有利。     

幂律流体的平均流动模型在粗糙径向滑动轴承中的应用

以遵从幂律的非牛顿流体为润滑介质，利用“流量因子”和“接触因子”的概念，推导出粗糙表面非定常幂律流体流动的“平均雷诺方程”。对表面粗糙纹向≥０，处于全油膜和部分油膜的有限长动载径向轴承，用差分方法进行数值求解，分析了粗糙度和幂律指数对轴承压力分布、承载力、流量系数的影响，得到了表面粗糙度纹向γ及均方差σ和润滑油的非牛顿特性独立地影响轴承油膜力学特性的结论。     

油膜温度呈三维分布的推力轴承润滑计算

在进行水电机组推力轴承的润滑计算时，考虑了油膜温度沿厚度方向的变化，以及油膜上、下表面的热传递；变以往的绝热能量方程式为非绝热能量方程式，实现了油膜温度分布的完全三维求解．计算结果与实测值比较有很高的精度．