滚动轴承中偏歪斜滚子热弹流润滑特性研究

摘要

滚动轴承、齿轮和凸轮等零件在工程实际中应用广泛。滚子受到载荷作用将产生偏斜和歪斜，会影响其弹流润滑性能;零件在高速条件下的热效应不容忽视。为此，本文主要以滚动轴承为研究对象，采用非牛顿流体，研究了零件的表面温度效应和热条件下滚子的偏歪斜效应;为减小偏歪斜效应，对热条件下的偏歪斜滚子进行了修形研究。
　　首先，基于两个圆柱滚子零件之间形成的线接触弹流润滑问题，采用指数率非牛顿流变模型，考虑零件表面温度影响，研究了弹流润滑问题中的热效应和非牛顿效应。结果表明:指数率非牛顿流体在热弹流润滑中，零件的温度效应不容忽视。与牛顿流体相似，剪稀和剪稠流体的中心膜厚均取决于接触区入口处由零件温度影响的当量粘度。当零件温度与供油温度不同时，油膜厚度随着流变指数增加而增大。无量纲卷吸速度一定，指数率非牛顿流体的当量环境粘度增加时，油膜温度降低。
　　其次，采用Eyring非牛顿流变模型，建立了滚子偏歪斜耦合条件下滚子-套圈间形成的有限长线接触热弹流润滑模型，并得到了完全数值解。给出了偏歪斜滚子-外圈接触与偏歪斜滚子-内圈接触时的非牛顿热弹流润滑特性。结果表明:与滚子理想状态相比，滚子歪斜和偏斜同时存在时，热效应更突出，润滑特性沿滚子轴向分布更不均。偏歪斜滚子-内圈接触与偏斜滚子-内圈接触比，由于歪斜滚子-内圈接触会缓解边缘效应和偏载效应，因此，偏载滚子-内圈接触副的摩擦系数高，载荷偏距大。特征剪应力会影响油膜温度和摩擦系数，而对油膜厚度几乎无影响。
　　最后，为减小滚子的偏歪斜效应，对滚子母线进行了修形，研究了修形滚子的非牛顿流体有限长线接触热弹流润滑问题，并考察了滚子在理想、偏斜、歪斜和偏歪斜耦合条件下母线修形对热弹流润滑的影响。结果表明:当滚子处于理想状态、偏斜状态、歪斜状态和偏歪斜耦合状态时，对滚子母线进行修形都可减小滚子的边缘效应及偏斜或歪斜效应;滚子处于4种状态时，滚子的母线修形存在一个最佳量。采用给直母线滚子加上一个凸度函数进行修形的方法简单可行，为滚子修形的工程应用提供了新思路。

目录

声明

摘要

主要符号表

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 滚子副表面温度的影响

1．3 滚子偏歪斜耦合效应

1．4 滚子修形研究

1．5 本文的主要研究内容及意义

1．5．1 本文的主要研究内容

1．5．2 本文的研究意义

第2章 指数率非Newton模型弹流润滑中的零件温度效应

2．1 数学模型及其数值方法

2．1．1 数学模型

2．1．2 数学模型的无量纲化

2．1．3 数值方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 零件温度te对润滑性能的影响

2．2．2 流变指数n对润滑性能的影响

2．2．3 环境粘度对润滑性能的影响

2．3 本章小结

第3章 滚动轴承中偏歪斜滚子的热弹流润滑分析

3．1 数学模型

3．2 数值方法

3．3 结果分析

3．3．1 滚子与轴承外圈接触

3．3．2 滚子与轴承内圈接触

3．3．3 特征剪应力对润滑性能的影响

3．3．4 滑滚比对润滑性能的影响

3．3．5 转速对润滑性能的影响

3．4 本章小结

第4章 热条件下偏歪斜滚子的修形研究

4．1 数学模型

4．2 结果分析

4．2．1 理想滚子的修形

4．2．2 偏斜滚子的修形

4．2．3 歪斜滚子的修形

4．2．4 偏歪斜滚子的修形

4．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文

致谢