滚动轴承中滚子歪斜的热弹流润滑分析

摘要

滚动轴承在工业生产中具有其它机械零件不可替代的作用，提高轴承的润滑性能有助于减小轴承的磨损，延长其使用寿命。为此，本文以圆柱滚子轴承为研究对象，分别研究了乏油、滚子歪斜、滚子偏歪斜等工况对轴承润滑性能的影响，并对部分结果进行了试验验证。
　　 本文首先引入圆柱滚子轴承的实际参数，建立了相关的数学模型，求解了乏油工况下圆柱滚子轴承弹流润滑的完全数值解。结果表明，乏油对轴承的润滑性能影响较大，供油层厚度越薄，乏油越严重;当供油量一定时，乏油现象随转速的升高而加剧。
　　 其次，从滚子歪斜方面研究了圆柱滚子轴承的热弹流润滑问题。比较了滚子正常和滚子歪斜工况下轴承润滑性能的差异性，讨论了不同歪斜角、轴承转速、载荷、长径比、材质等对轴承润滑性能的影响。分析表明，滚子歪斜会降低轴承的润滑性能;歪斜工况下，油润滑混合陶瓷轴承其弹流润滑特性略逊于钢制轴承;长径比越大，接触区的膜厚分布越不均匀。
　　 再次，基于滚子偏歪斜模型，求解了滚子偏歪斜耦合工况下圆柱滚子轴承的完全数值解。研究表明，与滚子正常、歪斜和偏斜等工况相比，滚子偏歪斜耦合工况下轴承的润滑性能最差，为消除滚子偏歪斜对润滑的不利影响，对滚子端部和母线分别进行了修形，并取得了较好的效果。
　　 最后，通过对圆柱滚子夹具和加载装置的设计，实现了对滚子偏歪斜角度的精确控制，同时，采用光干涉技术，对玻璃盘和歪斜滚子间的膜厚进行了测量。分析了滚子歪斜角、载荷、卷吸速度等对接触副润滑性能的影响。定性的讲，试验结果与理论结果具有较好的吻合性。

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 弹性流体动力润滑(EHL)研究概述

1．2．1 弹流的数值计算方法

1．2．2 弹流的试验研究方法

1．3 本文的研究背景

1．3．1 有限长线接触弹流润滑理论问题

1．3．2 乏油润滑问题

1．3．3 滚子偏歪斜的弹流润滑问题

1．3．4 有限长线接触的试验研究问题

1．4 本文的主要研究内容及意义

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 乏油条件下圆柱滚子轴承的弹流润滑分析

2．1 数学模型

2．1．1 轴承滚子副模型及乏油润滑模型

2．1．2 基本方程

2．1．3 基本方程的无量纲化

2．2 数值方法

2．3 结果分析与讨论

2．3．1 轴承在不同供油条件下的润滑特性分析

2．3．2 乏油条件下载荷对轴承润滑性能的影响

2．3．3 乏油条件下转速对轴承润滑性能的影响

2．4 本章小结

第3章 滚动轴承中滚子歪斜的热弹流润滑分析

3．1 几何模型

3．2 数学模型

3．2．1 基本方程

3．2．2 基本方程及其边界条件的无量纲化

3．3 数值方法

3．4 结果分析及讨论

3．4．1 滚子与外圈接触部分

3．4．2 滚子与内圈接触部分

3．5 本章小结

第4章 滚动轴承中滚子偏歪斜耦合的热弹流润滑分析

4．1 几何模型

4．2 数学模型

4．3 数值方法

4．4 结果分析与讨论

4．4．1 外圈与滚子接触部分

4．4．2 内圈与滚子接触部分

4．5 本章小结

第5章 纯滚工况下歪斜滚子副的试验研究

5．1 试验装置

5．1．1 伺服控制系统

5．1．2 玻璃盘回转系统

5．1．3 加载系统

5．1．4 光源系统

5．1．5 图像采集系统

5．1．6 图像处理系统(MBI)

5．2 实验准备

5．2．1 试验条件

5．2．2 试验材料

5．2．3 系统标定

5．3 试验结果与分析

5．3．1 滚子歪斜对润滑的影响

5．3．2 载荷对润滑的影响

5．3．3 速度对润滑的影响

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文

致谢