两种轴承润滑脂拖动特性的试验研究与理论分析

摘要

润滑剂在不同工况条件下的拖动特性也是轴承设计中不可缺少的基本设计依据。弹流拖动力既是弹流润滑中最难以计算的量之一，又是润滑剂在实际应用中非常重要的参数。理论上，拖动力往往是通过润滑剂的流变特性的本构方程进行计算。但由于本构方程本身的局限性，很难得到拖动力的准确计算结果。通过模拟实际工况下得到的润滑剂拖动力是最为可靠和真实的数据。
　　为了得到模拟滚动轴承实际运转过程中润滑剂的流变行为，各国专家都设计了不同结构的拖动力试验台。本文介绍了一种球盘试验机，它能对试件运转速度，载荷等工况进行精确控制，多年的模拟试验证明了它的准确可靠。在这台试验机上，本文对LGHB2和LGHP2两种润滑脂进行了拖动特性研究，获得了两种润滑脂的拖动系数随滑滚比、载荷以及速度的变化的规律，并对两种润滑脂拖动特性进行对比。研究发现LGHB2润滑脂在试验转速范围（5m/s-40m/s）存在极限转速。当转速超过20m/s时， LGHB2润滑脂拖动系数不随转速升高而减小。
　　本文利用Herchel-Bulkley模型推导出滑滚比与拖动系数的关系式，利用关系式对两种润滑脂的拖动特性进行分析，发现Herchel-Bulkley模型在大滑滚比下存在较大的误差。在Herchel-Bulkley模型的基础上进行修正，获得了较好符合两种润滑脂拖动特性的流变模型。四参数指数模型是一些专家用来拟合拖动系数的纯数学公式，前人未提出任何流变学意义。本文尝试对表达式的物理意义进行探索，对式中参量进行变形，获得了一些参数的意义。在研究四参数指数模型过程中发现，其可以进一步简化，以利于拟合拖动系数。从拟合结果可以看出，对于单调上升的拖动曲线，简化模型具有很高的拟合精度，对于受热效应影响，拖动曲线的下降段，拟合误差较大。最后本文应用多项式模型对试验数据进行拟合，获得了较好的结果。
　　本课题为两种润滑脂的工程应用提供了数据支持，对多种模型的适用性和流变学意义的探索都做了一些初步的工作，为以后工作的开展打下了一定基础。

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外弹流拖动特性的理论研究

1.3 研究的内容及意义

第2章 弹性流体动压润滑理论

2.1 润滑状态

2.2 润滑脂及其流变特性

2.3 润滑脂本构方程

2.4 脂润滑基本方程

2.5 拖动力的产生

2.6 脂润滑弹流膜的特征

2.7 本章小结

第3章 弹流拖动力试验装置

3.1 球盘试验机原理及性能指标

3.2 球盘试件

3.3 供脂系统

3.4 加载系统

3.5 动力系统

3.6 电主轴润滑系统

3.7 冷却系统

3.8 测力系统

3.9 本章小结

第4章 润滑脂拖动力试验

4.1 试验用脂的介绍

4.2 传感器标定及测力

4.3 试验工况

4.4 试验方案

4.5 试验步骤

4.6 试验结果

4.7 本章小结

第5章 润滑脂拖动模型研究

5.1 Teaarwerk-Jonson模型

5.2 Evans-Johnson模型

5.3 Herchel-Bulkley模型

5.4 修正的Herchel-Bulkley模型

5.5 四次多项式模型

5.6 四参数指数模型

5.7 三参数指数模型

5.8 MATLAB简介

5.9 MATLAB程序设计

5.10 本章小结

第6章 结论

6.1 研究结论

6.2 工作展望

参考文献

附录A 部分LGHB2润滑脂试验数据拟合结果

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果