基于电容法的点接触润滑状态研究

摘要

实际工作中,经常会出现点接触这一类高副润滑表面,如滚动轴承等。这一类机械零件在生产实践中经常因为摩擦磨损而产生故障。为了延长零件的使用寿命,本文必须对这一类零件接触面的摩擦状态有清楚的认识。因而点接触弹流润滑理论成为了当前的研究热点,许多学者都参与到这个研究领域中来,并提出了若干假设和理论。
　　 本文在广泛参考国内外相关文献的基础上,搭建了点接触旋转式试验台,并且针对此实验台构建了弹流计算理论模型。在理论模型构建中,用Barus和Renolds的黏度定义替换了Hamrock—Dowson点接触膜厚公式中的黏度定义式,并仿照ΓPYσHH诱导方程的设定方法,自行设定了新的诱导方程,简化了计算、提高了理论精度。对该理论模型的计算结果与Hamrock—Dowson公式所计算的结果进行了对比,得出了两者结果基本一致。本文还运用电容法对自行设计的实验台的油膜厚度的变化趋势进行了测量和分析,得出不同转速与载荷下电容值的变化规律,以及对应最小油膜厚度的变化趋势。用镜像法与矩量法对电容值进行了计算,并且分析了镜像法与矩量法计算结果产生偏差的原因。将计算出的电容值与实测电容值进行了对比与分析。研究结果表明:当载荷一定时,电容值随转速的增加而减小,并且减小的幅度随转速的增加而变小。在定转速的条件下,电容值随载荷的增加而增加,并且增加的幅度随载荷的增加而变小。电容值的变化受转速的变化影响较大而载荷对电容值的影响较小。计算电容值随着最小膜厚的变大也变小,并且随着最小膜厚的增大,电容值减小的幅度越来越小。Hamrock—Dowson点接触膜厚公式所计算出的油膜厚度与针对本实验台所构建的理论模型所计算出的油膜厚度的偏差受到黏温系数的影响。在出口区产生压力陡增现象。并且在定载荷的情况下,当转速增加时压力陡增的峰值变大并向油膜中心区靠近。在出口区也出现膜厚颈缩现象,并且在定载荷的情况下,当转速增加时颈缩区域向油膜中心区靠近。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 润滑油膜厚度测试方法

1.2.1 光干涉法

1.2.2 电阻法

1.2.3 电容法

1.2.4 电容分压法

1.2.5 电涡法

1.2.6 放电电压法

1.2.7 阻容振荡法测试原理:

1.3 弹流计算方法简介

1.3.1 牛顿-拉斐森法

1.3.2 迭代与消去法

1.3.3 多重网格法

1.3.4 逆解法

1.3.5 牛顿法

1.4 本文的研究目标和内容

第2章 理论模型的构建

2.1 弹流润滑基本概念

2.1.1 牛顿黏性定律

2.1.2 黏温特性

2.1.3 黏度与压力

2.2 点接触黏温压流体润滑方程的推导

2.3 基于黏温压方程的诱导方程

2.4 黏温压流体润滑方程的推导

2.5 初始参数的设定

2.6 膜厚方程的简化变形

2.7 中心膜厚方程推导及算法

2.8 直线y=0处的膜厚方程推导

2.9 整个求解区域的膜厚方程推导

2.10 摩擦力的近似计算

2.11 流量的近似计算

2.12 本章小结:

第3章 计算数据分析

3.1 定转速变载荷

3.2 定转速变载荷

3.3 计算结果分析

3.4 本章小结:

第4章 点接触油膜厚度测量

4.1 实验设备

4.1.1 点接触实验台

4.1.2 LCR-819电容测量仪简介

4.2 实验原理

4.3 实验数据分析与结论

4.3.1 定载荷测量结果

4.3.2 定转速测量结果

4.4 电容计算

4.4.1 镜像法求解电容

4.5 矩量法求解电容

4.5.1 研究背景

4.5.2 矩量法的基本概念

4.5.3 矩量法主要特征

4.5.4 用矩量法计算电容值

4.6 测量值与计算值之间的偏差分析

4.6.1 粗糙度的影响

4.6.2 杂散电容的影响

4.6.3 电机轴向振动的影响

4.7 本章小结

第5章 总结

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢