滚动轴承中滚子偏斜的润滑研究

摘要

本文主要研究了滚子偏斜对滚动轴承润滑的影响。全文共包括四个部分，即陶瓷球轴承的热弹流润滑分析;滚子偏斜的等温弹流润滑分析;滚子偏斜的热弹流润滑分析;偏斜滚子副的实验研究。
　　 首先，利用多重网格法和逐列扫描法，得到了陶瓷球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解，并且对两种轴承做了比较。结果表明:第一，轴承的载荷与转速会对接触区的压力、膜厚和温度产生影响。第二，轴承的热效应是不能忽略的。第三，在相同压力和转速的情况下，陶瓷球轴承相比全钢轴承而言，油膜要厚，温度要低，具有一定的优越性。
　　 其次，基于偏斜滚子与无限大平面间形成的有限长线接触模型，考虑了滚子力矩平衡，给出了在等温弹流润滑条件下偏斜角、速度、载荷与偏距对油膜压力和膜厚分布的影响。在此基础上，分析了圆柱滚子轴承中偏斜滚子与内外圈接触的等温弹流润滑情况。讨论了油膜压力和膜厚随偏斜角、轴承转速、滚子所受载荷、滚子尺寸等的变化情况。结果表明，滚子偏斜易引起滚子与套圈间的偏磨，对润滑不利。
　　 然后，在等温基础上，考虑热效应，分别对偏斜滚子与无限大平面接触和轴承内外圈接触的热弹流润滑问题进行了分析。给出了油膜压力、膜厚和温度在不同条件下的分布情况。分析表明，在滚子偏斜条件下，热效应对滚动轴承的润滑性能更加不利，因此，在滚子偏斜条件下热效应是不能忽略。
　　 最后，为了验证理论结果，利用设有特殊调倾装置的滚子副油膜测量试验机，完成了滚子偏斜条件下的油膜光干涉实验。给出了滚子在不同偏斜角、卷吸速度和载荷条件下的油膜分布情况，并进行了相应的分析，验证了理论结果的正确性。

目录

声明

摘要

物理量名称及符号表

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 弹流理论的研究进展

1．2．1 理论分析的发展

1．2．2 实验技术的发展

1．3 本课题的研究背景

1．3．1 点接触弹流理论研究现状

1．3．2 陶瓷球轴承研究现状

1．3．3 有限长线接触弹流研究现状

1．3．4 滚动轴承中滚子偏斜的研究现状

1．3．5 滚子偏斜的试验研究

1．4 本文的研究内容与意义

1．4．1 本文的主要研究内容

1．4．2 本文的研究意义

第2章 陶瓷球轴承热弹流润滑分析

2．1 几何分析

2．2 数学模型

2．2．1 基本方程

2．2．2 基本方程无量纲化

2．2．3 数值方法

2．3 结果分析

2．3．1 陶瓷球轴承热解与等温解的比较

2．3．2 转速对陶瓷球轴承润滑特性的影响

2．3．3 载荷对陶瓷球轴承润滑特性的影响

2．3．4 陶瓷球轴承与普通轴承的比较

2．4 本章小结

第3章 滚动轴承中滚子偏斜的等温弹流润滑分析

3．1 几何模型

3．1．1 偏斜滚子与无限大平面接触

3．1．2 偏斜滚子与滚动轴承内外圈接触

3．2 数学模型

3．2．1 基本方程及其边界条件

3．2．2 基本方程无量纲化

3．2．3 数值方法

3．3 滚动轴承受力分析

3．4 结果分析与讨论

3．4．1 滚子与无限大平面接触部分

3．4．2 滚子与轴承外圈接触部分

3．4．3 滚子与轴承内圈接触部分

3．5 本章小结

第4章 滚动轴承中滚子偏斜的热弹流润滑分析

4．1 几何模型

4．2 基本方程及其无量纲化

4．2．1 基本方程及其边界条件

4．2．2 基本方程及其边界条件的无量纲形式

4．3 数值方法

4．4 结果分析与讨论

4．4．1 滚子与无限大平面接触部分

4．4．2 滚子与轴承外圈接触部分

4．4．3 滚子与轴承内圈接触部分

4．5 本章小结

第5章 滚子偏斜的实验研究

5．1 试验装置

5．1．1 玻璃盘旋转系统

5．1．2 加载与调倾系统

5．1．3 伺服控制系统

5．1．4 光源系统

5．1．5 图像采集系统

5．1．6 图像处理软件

5．2 试验过程

5．2．1 试验材料及条件

5．2．2 初步测量结果及分析

5．3 试验结果

5．3．1 偏斜角的影响

5．3．2 卷吸速度的影响

5．3．3 载荷的影响

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间完成的研究成果

致谢