表面织构对滑动轴承润滑性能的影响

摘要

滑动轴承被广泛应用于多类型机器中，从小型发动机到大型涡轮机中都能看到，从环保和经济性考虑，需要以较小功率损耗使机械正常运行。因此，研究者们采用很多方法减少轴承能量损耗，让轴承能更高效地工作，对轴承施加表面织构是提高轴承工作性能的办法之一。本文以滑动轴承为研究对象，在轴瓦表面施加织构，通过数值模拟探究表面织构的几何参数和位置分布对轴承润滑性能的影响:
　　(1)根据几何构造建立三种形状表面织构（球冠形、圆柱形、长方体）和两种滑动轴承（无限宽平行滑动轴承、径向滑动轴承）的数学模型，基于Reynolds方程采用两种空穴模型（雷诺空穴模型、P-θ质量守恒模型）求解织构化滑动轴承的油膜压力，进而可以求出轴承各项性能参数。
　　(2)分别采用雷诺气穴模型和P-θ质量守恒模型对无限宽平行滑动轴承和径向滑动轴承进行数值研究，并与其他文献的研究结果比较，发现P-θ模型比雷诺气穴模型更接近实际情况，验证了P-θ模型的可靠性。再基于P-θ模型分析空穴压力对滑动轴承润滑性能的影响。
　　(3)基于P-θ模型研究凹槽形表面织构对无限宽平行滑动轴承润滑性能的影响。先考察单个凹槽入口长度和凹槽深度对轴承承载力的影响;接着分析凹槽数量较少时，凹槽数量和布局方式对轴承承载力的影响;最后，探究凹槽数量较多时，有入口阶梯效应并且施加部分织构的轴承性能是如何受织构区域比、凹槽长深比和凹槽深度的影响。
　　(4)基于P-θ模型探究凹坑形表面织构对径向滑动轴承润滑性能的影响。首先分析球冠形凹坑半径、数量、深度和分布位置对轴承承载力、摩擦力和摩擦阻力系数的影响，接着考察圆柱形凹坑的凹坑面积率对轴承性能的影响，最后研究不同凹坑深度下球冠形、圆柱形、正方体形凹坑对轴承性能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题研究背景及意义

1．2 表面织构流体润滑性能研究

1．3 课题的主要研究内容

第二章 表面织构和滑动轴承的数学模型及求解理论

2．1 表面织构的数学模型

2．2 无限宽平行滑动轴承的数学模型

2．2．1 控制压力的Reynolds方程

2．2．2 雷诺空穴模型

2．2．3 P-θ质量守恒模型

2．2．4 收敛条件

2．2．5 性能参数

2．3 径向滑动轴承的数学模型

2．3．1 控制压力的Reynolds方程

2．3．2 雷诺空穴模型

2．3．3 P-θ质量守恒模型

2．3．4 收敛条件

2．3．5 性能参数

2．4 数值求解流程图

2．5 本章小结

第三章 滑动轴承质量守恒空穴算法的数值研究

3．1 无限宽平行滑动轴承质量守恒空穴算法的数值研究

3．1．1 两种空穴模型下油膜压力的对比

3．1．2 空穴压力对油膜压力和承载力的影响

3．2 径向滑动轴承质量守恒空穴算法的数值研究

3．2．1 与实验结果的对比

3．2．2 宽径比、偏心率、间隙比对油膜压力和承载力的影响

3．2．3 空穴压力对性能参数的影响

3．3 本章小结

第四章 凹槽形织构对无限宽平行滑动轴承润滑性能的影响

4．1 单个凹槽的影响

4．1．1 入口长度的影响

4．1．2 凹槽深度的影响

4．2 凹槽数量和布局方式的影响

4．3 织构区域比的影响

4．4 凹槽长深比的影响

4．5 凹槽深度的影响

4．6 本章小结

第五章 凹坑形织构对径向滑动轴承润滑性能的影响

5．1 凹坑半径和数量的影响

5．2 凹坑深度的影响

5．3 凹坑位置分布的影响

5．4 凹坑面积率的影响

5．5 凹坑形状的影响

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 论文主要工作及结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利