裕油和乏油弹流润滑下航天轴承摩擦学特性及数值模拟研究

摘要

为了对国产航天润滑剂的润滑性能进行评估，特别是对航天润滑剂在裕油和乏油润滑下摩擦特性和油膜形成的能力，当前只能通过试验和数值模拟的方式进行。而这些评估研究对于提高航天轴承的设计质量和寿命甚至是维持航天器的正常工作都具有重要研究意义。
　　本文主要以4129航天润滑油作为研究对象进行润滑性能方面的研究。通过摩擦力试验研究了它的摩擦特性，并利用数值模拟的方法对它的油膜形成能力进行了探讨。
　　首先，详细介绍了数值模拟中采用的多重网格法，无量纲化了点接触裕油和乏油弹流润滑的基本方程，并建立了相应的缺陷方程，为程序编制提供了基础。
　　然后，在对现有弹流润滑摩擦力试验机改进的基础上，完成了裕油润滑时不同温度、滚速、载荷和滑滚比下的摩擦力试验，同时测量和记录了试验结果。依据试验结果建立了裕油润滑时的摩擦系数与不同工况条件的关系式，分析了摩擦系数在不同载荷、滚速和温度下的变化规律。采用多重网格方法进行数值计算，获得了裕油润滑时不同工况下的油膜厚度和压力分布，研究了载荷、滚速和温度对油膜厚度和压力分布产生的影响，还在压力分布的基础上计算了对应的剪应力分布。
　　最后，对乏油润滑也进行了数值计算和摩擦力试验。以初始供油油膜厚度作为输入条件，求解得到了接触区内的压力分布、膜厚、部分油膜比例和油膜起始点位置等结果，分析了初始供油油膜厚度的变化对上述结果的影响，得到了乏油润滑时油膜膜厚在不同载荷和滚速条件下的变化规律。依据摩擦力试验机测得的乏油摩擦系数曲线对乏油润滑时润滑油的摩擦特性进行了阐述。
　　本论文对润滑油摩擦特性和数值模拟的研究可以为我国航天润滑剂的研发和应用提供一些参考依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 弹流润滑的研究进展

1.3 本文研究的主要内容及意义

第2章 点接触弹流润滑理论及摩擦特性

2.1 点接触弹流润滑理论

2.2 方程的无量纲化

2.3 多重网格法的基本原理

2.4 基本方程离散

2.5 弹流润滑摩擦特性

2.6 本章小结

第3章 弹流润滑摩擦力试验机

3.1 球盘式弹流润滑摩擦力试件机简介

3.2 试验方案和工况条件

3.3 本章小结

第4章 裕油摩擦特性分析及弹流润滑数值模拟

4.1 裕油摩擦特性简介

4.2 裕油结果及分析

4.3 裕油摩擦系数计算模型与求解

4.4 裕油弹流润滑数值模拟

4.5 本章小结

第5章 点接触乏油润滑研究

5.1 点接触乏油润滑基础

5.2 点接触乏油数值计算分析

5.3 乏油实验分析

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 全文结论

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果