推力球轴承弹流润滑特性的实验研究与仿真计算

摘要

本文从实验与理论两方面对推力球轴承进行了研究。在低速、均匀承载条件下对轴承的滚道波纹度与运转时的打滑率进行了实验测量，并在此基础上分析了轴承滚道波纹度对轴承运转时润滑状态的影响，以及打滑率对润滑状态的影响。随后采用经典的点接触弹性流体动压润滑理论(EHL)对关于滚道波纹度的实验结果进行了模拟仿真，验证了实验结果的准确性并对实验中无法测量的部分进行了理论分析。最后理论分析了线接触往复运动的弹流润滑特性。
　　首先，使用光干涉油膜测量系统在静止状态下对轴承座圈轨道的表面波纹度进行了测量，同时采用光干涉油膜测量技术对轴承工作一周时的油膜膜厚变化情况进行了测量。
　　其次，对推力球轴承运动中的打滑率进行了测量。通过图像处理系统，定量测量了推力球轴承钢球的公转速度，进而得出轴承运动的打滑率。同时在存在打滑的条件下对轴承运行中的油膜厚度进行了测量。
　　然后，依据轴承滚道波纹度的实验结果进行了数值仿真。将理论分析结果与实验结果进行对照，相互验证了试验结果的准确性与理论分析的正确性。随后对无法通过实验研究的钢球与座圈滚道接触区的润滑状态进行了仿真计算。
　　最后，研究了轴承在线接触往复运动工况下的弹流润滑特性。分别研究了在正弦波加载、稳态加载和三角波加载条件下往复运动工况的热弹流特性。随后研究了在正弦波加载方式下，不同冲程长度对热弹流润滑特性的影响。

目录

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摘要

物理量名称及主要符号表

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 轴承的理论研究背景

1．3 滚动轴承的实验研究背景

1．4 光弹流油膜的测量方法

1．5 本文的研究内容及意义

第2章 试验系统及校核

2．1 试验系统

2．1．1 镀Cr玻璃盘—推力球轴承接触副

2．1．2 光源系统

2．1．3 运动控制系统

2．1．4 图像采集与处理

2．1．5 膜厚的测量

2．2 试验系统的校核

2．2．1 电机速度的校核

2．2．2 CCD序列采集帧频的校核

2．2．3 显微镜分辨率校核

2．2．4 试验系统的静态校核

2．2．5 试验系统的动态校核

2．3 本章小结

第3章 推力球轴承打滑率的测量

3．1 试验系统的调整

3．2 实验原理

3．3 实验步骤

3．4 结果讨论

3．5 本章小结

第4章 轴承波纹度及膜厚的测量

4．1 轴承滚道波纹度的测量

4．1．1 实验原理

4．1．2 实验结果

4．2 基于波纹度润滑状态的测量

4．3 本章小结

第5章 基于轴承表面波纹度轴承膜厚的仿真计算

5．1 数学模型及控制方程

5．2 无量纲化处理

5．3 数值计篁方法

5．4 结果分析

5．4．1 上接触区

5．4．2 下接触区

5．5 本章小结

第6章 往复运动热弹流特性分析

6．1 数学模型与控制方程

6．2 无量纲化与数值处理方法

6．3 结果分析与讨论

6．3．1 加载方式的影响

6．3．2 行程长度的影响

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢