微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性影响的研究

建立了计入轴承内表面微沟槽形貌的水润滑轴承混合润滑(Mixed-EHDL)数值计算模型,着重研究了不同运行工况下,半椭圆形、矩形、等腰三角形、左三角形、右三角形等多种微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性的影响.研究表明:在所有微沟槽形貌中,混合润滑性能与承载性能优劣排序依次为右三角形、等腰三角形、左三角形、半椭圆形、矩形;在弹流润滑阶段,微沟槽形貌对水润滑轴承摩擦系数几乎无影响,而在混合润滑阶段,不同微沟槽形貌下接触载荷以及摩擦系数之间的差异随转速的增加呈现出先增大后减小最后趋于统一的规律性;在承载区,由于沟槽内水膜增压能力以及抽吸作用的不同引起了水润滑轴承混合润滑性能的差异,其中右三角形表现最优,而矩形最差.     

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.     

橡胶衬层硬度和厚度对水润滑轴承系统跳动量的影响

根据舰船推进装置对水润滑轴承系统的运行精度要求,通过建立水润滑橡胶轴承系统有限元接触模型,研究不同橡胶硬度、厚度对直槽和螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量的影响规律,提出水润滑轴承系统跳动量控制方法。研究结果表明,水润滑橡胶轴承系统跳动量随橡胶硬度增大而减小,随橡胶厚度增大而增大。当橡胶硬度在85~95Shore A时,轴承系统主轴跳动量较小。在保证沟槽尺寸的前提下,尽量设计成较薄的橡胶厚度。相比直槽结构,螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量更小。因此,科学合理地设计水润滑橡胶轴承橡胶衬层材料硬度和几何结构,能显著减小轴承系统的跳动量,提高运行精度。     

轴颈倾斜的水润滑橡胶艉轴承的静态特性

针对船舶艉轴承轴颈受载倾斜产生的摩擦磨损问题,建立了圆周式和沟槽式水润滑橡胶轴承中分面轴颈中心为基点的轴颈倾斜下的弹流润滑模型,采用有限差分法求解了在轴颈对中和轴颈倾斜状态下的压力及膜厚分布,分析了轴颈倾斜角变化对轴承油膜力、油膜力矩及压力中心等静态特性的影响。研究结果表明:轴颈倾斜前后,圆周式和沟槽式轴承静态特性变化明显,最大油膜压力在倾斜角增加超过某一阈值后迅速增长,最小油膜厚度随轴颈倾斜角增加而减小至可允许最小膜厚;由于轴颈倾斜后油膜压力沿轴向不再呈对称分布,压力中心向下沉端方向移动,继而产生油膜力矩且其值从0增大;轴颈可允许最大倾斜角随偏心率、允许最小膜厚等增大而减小。研究结果可为轴颈倾斜状态下水润滑橡胶轴承的润滑性能优化提供参考。     

考虑轴颈倾斜的水润滑橡胶径向轴承的动力学特性

针对轴颈倾斜下水润滑橡胶径向轴承动力学建模问题,提出了32系数动力学模型,建立了弹流润滑模型,采用差分求解方法求解了8系数模型和32系数模型下的轴承动特性,分析了偏心率和倾斜角的变化对轴承动特性系数的影响。研究结果表明:轴承的8系数模型下刚度和阻尼系数随偏心率的增大而增大,且在大偏心率下呈指数式增大;轴承的32系数模型下角刚度和角阻尼系数也随偏心率的增大而增大;随着轴颈倾斜角增大,32系数模型下轴承的位移刚度系数、位移阻尼系数、角刚度系数、角阻尼系数、角-力交叉刚度系数、角-力交叉刚度阻尼系数、位移-力矩交叉刚度及位移-力矩交叉阻尼系数都相继增大。该研究对水润滑橡胶径向轴承的润滑性能优化设计提供了一定的参考。     

结构参数对水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声的影响分析

为了研究水润滑橡胶合金轴承结构参数对其低速重载工况下摩擦噪声的影响,使用复模态分析方法建立了水润滑橡胶合金轴承系统仿真模型,采用专业仿真软件分析了不同摩擦系数及结构参数条件下摩擦噪声产生的概率,进而研究结构参数对摩擦噪声的影响,进行了平板型和圆弧型结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声的对比实验。研究结果表明,水润滑橡胶合金轴承的水槽半径大小、摩擦面形状以及摩擦副的摩擦系数对水润滑橡胶合金轴承的摩擦噪声有较大影响,而水槽的形状对轴承摩擦噪声的影响不大。对一定结构尺寸的水润滑橡胶合金轴承,水槽半径为4mm、平面型摩擦面的结构可以大大减少轴承出现摩擦噪声的可能性,相关实验结果与计算结果是吻合的。     

面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型,探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为,在此基础上,开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律,针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明：当转速、供油位置等运行工况条件变化时,均存在工况适应性最优的沟槽宽度,且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加;弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力,且转速越高,大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。     

变工况下高速轴承表面沟槽润滑增效设计

针对滚动轴承在高速高压气帘影响下供油不足的问题,提出了基于表面沟槽结构的轴承润滑增效方法。首先,建立了考虑轴承真实结构、组件内部运动的轴承润滑仿真模型,利用沟槽的引流作用增强润滑油轴向流动能力,进而提升轴承润滑效率;其次,考虑轴承变工况服役特点,研究了供油量、转速、沟槽尺寸、喷嘴直径等因素对轴承润滑性能的影响规律,结合正交设计获得了影响沟槽润滑增效的多因素敏感性排序,基于参数归一化方法构建了适用于变工况的最优沟槽宽度预测公式。搭建了高速轴承润滑实验台,对比分析了不同宽度沟槽在轴承变工况下的润滑增效作用,结果表明,当轴承转速超过6 000 r/min时,所提方法获得的最优沟槽结构使得轴承接触区润滑油流量提升5倍以上,显著提升了轴承的润滑效率。     

螺旋槽水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能实验

通过螺旋槽和直槽结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能对比实验,研究螺旋槽结构对水润滑轴承的润滑特性及泥沙和杂质排泄能力的影响,结果表明螺旋槽结构的水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能优于直槽,更容易形成弹性流体动压润滑,降低摩擦磨损,具有良好的泥沙和杂质排泄能力,对延长使用寿命和保护设备正常运行具有很好的作用。     

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。     

导水槽结构对水润滑滑动轴承水膜压强影响分析

导水槽是保证水润滑滑动轴承润滑性能的重要组成结构,而且其会对轴承的承载能力产生较大影响.通过仿真分析发现,导水槽会破坏稳定动压水膜的形成,造成水膜压强波动.通过对不同导水槽结构轴承的仿真与对比分析,发现导水槽对轴承承载能力产生的影响会随着导水槽尺寸及导水槽所在位置处压强的增大而增大.因此,在开设导水槽的轴承结构设计中,应尽量减小导水槽的尺寸,并避免将导水槽分布在轴承下方的主要承载区域.     

超声法测量圆柱滚子轴承润滑油膜厚度

针对实际工况下圆柱滚子轴承接触区润滑油膜薄而窄难以测量的问题,利用基于等效弹簧模型的超声测量原理进行研究,设计并搭建了专用圆柱滚子弹流润滑油膜厚度测量实验台,对超声测量圆柱滚子轴承润滑油膜厚度进行实验研究。通过该实验台来模拟圆柱滚子在实际工况下的运行状态,高频测量探头安装在5自由度微动平台上以便调整合适的测量位置;在轴承保持架上贴一个反光片作为每个工况下开始测量的触发信号,保证每次测量同一个滚子;使用温度传感器实时测量实验轴承温度,考虑温度对润滑油的影响。实验所能测量的最大转速取决于重复频率,重复频率不足会导致较大的测量误差;超声探头聚焦直径区域内的平均效应导致无法测量比聚焦区域更小的油膜分布信息。在最高转速600r/min、最大载荷16kN的范围内成功测量到了圆柱滚子轴承在实际工况下0.2~1.2μm的膜厚。实验结果表明:最小膜厚会随转速的升高而增大,随载荷的增大而减小,与理论计算结果拟合程度较高,证明了该方法在实际工况下测量圆柱滚子轴承油膜厚度的有效性和准确性。     

宽型滑动轴承油膜压力分布的一种仿真方法

本文提出井研制了一种宽型滑动轴承的油膜压力周向分布的仿真方法，通过实验验证了该方法的可行性，这种方法对现场使用的滑动轴承也有一定的推广价值。     

静水压力下橡胶动态力学参数的声管测量方法

建立了利用水声声管进行静水压力下橡胶材料动态力学参数测量的方法.基于含均匀圆柱空腔结构中弹性波传播的等效复波数近似解和水声声管中等效复波数的测量、求解方法,通过制作均匀实心结构和含均匀圆柱空腔结构两种试样,分别获取其纵波波数和等效复波数,联合求解反演出橡胶材料的动态力学参数.对某橡胶材料常压和静压下的动态力学参数进行测试,总结出静水压力对橡胶材料动态力学参数的影响规律,对测试误差产生的原因进行讨论分析.对比静水压力下某声学覆盖层的吸声系数测试结果和采用实测橡胶材料参数进行有限元分析的结果,表明该方法具有较高的精度和潜在的应用价值.     

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。     

Pro／E在测定滑动轴承径向油膜压力中的应用

运用Pro／Engineer软件,作出滑动轴承径向油膜压力分布曲线图,并求出油膜曲面面积,从而得到了滑动轴承径向油膜压力平均值。传统手工作图将滑动轴承径向油膜压力分布曲线画在方格纸上,通过数格法得到近似曲面面积,误差大。通过Pro／Engineer软件作图简单、美观、精确,值得推广。     

轴流泵橡胶导轴承技术供水临界压力的确定

针对轴流泵直接抽取黄河泥沙水、橡胶下导轴承使用寿命严重缩短的问题,从改造技术供水结构入手,研究了技术供水临界压力,介绍了改造实践的效果及注意事项,为轴流泵改变使用环境和拓展使用范围做出了有力的论证.     

铅芯橡胶减震支座的非线性动力性态研究

利用慢变参数、时程分析和能量分析方法,探讨了铅芯橡胶减震支座（ＬＲＢ） 的非线性动力性态．结果表明,ＬＲＢ 具有强非线性特性,采用ＬＲＢ 能有效地降低系统的谐振峰值,但将增加系统的高阶振型．ＬＲＢ的合理配置,可减少系统地震能量的输入,这是ＬＲＢ减震的主要原因     

偏心大涡动下油膜轴承压力场数值分析方法

提出了用一种基于流量连续性的分析方法计算压力场分布,数学形式更为简单,物理上更有意义,算例表明,此方法适用轴承在偏心大涡动条件下的数值计算。