高速低黏润滑剂滑动轴承热流体动力润滑分析

摘要

本文基于湍流润滑理论，构建高速低黏度润滑剂工况下的滑动轴承润滑分析模型，对其进行热流体动力润滑分析，主要研究热效应对高速低黏度润滑剂滑动轴承润滑性能的影响。
　　使用质量守恒算法联立求解基于湍流润滑理论的Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程以及润滑剂黏温方程的方法，对滑动轴承进行热流体动力润滑分析。给出了不同转速不同偏心率下轴承油膜压力分布图，详细分析了油膜承载力、最大油膜压力、端泄流量以及摩擦力和摩擦系数等参数随转速与偏心率的变化情况，对使用润滑剂定温不考虑热效应和润滑剂黏温方程考虑热效应时的计算结果比较得出:考虑热效应会降低润滑剂黏度的取值，对滑动轴承的润滑性能影响显著。
　　使用有限元软件ANSYS对所研究的滑动轴承进行建模求解，得到求解热变形的热柔度矩阵，改进了求解油膜厚度的方法，对滑动轴承进行计及热变形的热流体动力润滑分析，给出了不同转速下轴承油膜压力分布图，详细分析了最大油膜压力、最小油膜厚度、端泄流量以及摩擦力和摩擦系数等参数随转速的变化情况，对不考虑热变形和考虑热变形的计算结果比较得出:计及热变形因素会降低油膜厚度的取值，对滑动轴承的润滑性能影响显著。

目录

声明

致谢

摘要

符号清单

1 绪论

1．1 引言

1．2 湍流润滑理论的基础

1．3 国内外研究现状

1．3．1 理论分析

1．3．2 试验研究

1．4 本文的研究意义和主要研究内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

2 计及湍流与惯性的滑动轴承热流体动力润滑分析

2．1 引言

2．2 基本方程与公式

2．2．1 油膜厚度方程

2．2．2 考虑湍流的Reynolds方程

2．2．3 无量纲Reynolds方程的推导

2．2．4 质量守恒算法

2．2．5 润滑剂运动方程

2．2．6 能量方程及其边界条件

2．2．7 热传导方程及其边界条件

2．2．8 润滑剂黏温方程

2．2．9 轴承润滑性能参数方程

2．3 数值计算方法与过程

2．3．1 湍流润滑下Reynolds方程的差分表达式

2．3．2 能量方程的差分表达式

2．3．3 界面温度的差分表达式

2．3．4 热传导方程的差分表达式

2．3．5 流速和流速梯度

2．3．6 松弛迭代法以及收敛准则

2．3．7 计算流程

2．4 计算结果与分析

2．4．1 油膜压力分布

2．4．2 考虑热效应时轴承各性能参数计算结果

2．5 本章小结

3 计及热变形的滑动轴承热流体动力润滑分析

3．1 引言

3．2 基本方程与公式

3．2．1 油膜厚度方程

3．2．2 Reynolds方程、能量方程和热传导方程

3．2．3 轴承性能参数计算公式

3．3 轴承表面热变形的计算方法

3．3．1 热变形矩阵

3．3．2 热变形柔度矩阵的构建

3．4 分析方法和流程

3．5 计算结果与分析

3．5．1 考虑热变形时油膜压力和油膜厚度分布

3．5．2 考虑热变形时轴承各性能参数计算结果

3．6 本章小结

4 总结和展望

4．1 总结

4．2 研究展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况