弹流润滑

摘要： 论文进行了曲轴的瞬态振动和轴承润滑的耦合特性研究,基于有限梁单元的方法构造了曲轴的整体有限元模型,基于有限差分法求解计入轴颈受载倾斜效应的动载滑动轴承的润滑特性,并实现了活塞-连杆-曲轴-油膜-轴承的整体系统的参数化建模,提出了一种通用、快速的建模计算方法。以4102柴油机为研究对象,进行了曲轴的动力学和主轴承的润滑特性研究,并采用不同于柔度矩阵法的动力学变形计算方法进行了曲轴-轴承系统的弹流润滑计算分析,进一步考虑了轴承座的瞬态动力学效应对轴瓦表面变形的影响,完善了曲轴-轴承系统的动力学和润滑耦合计算的研究方法。

摘要： 在滚动轴承润滑中,轴承表面粗糙度和固体颗粒对润滑油的影响不能忽视,因此需对Dowson-Higginson方程进行修正。考虑表面粗糙度、固体颗粒、轴承动力学及滚子修形的多尺度参数的耦合影响,建立圆柱滚子轴承的复杂润滑模型并进行数值求解,提出一种基于Dowson-Higginson公式的最小膜厚改进公式。利用轴承动力学求解滚子的实际载荷和速度,结合有限长滚子弹流润滑,考虑表面粗糙度和微极流体效应,建立有限长弹流润滑模型,并推导出改进的油膜厚度方程。结果表明:圆柱滚子轴承润滑存在“端面效应”,最小油膜厚度与最大油膜压力均出现在滚子两端,通过滚子凸度设计可改善这种现象。数值算例分析结果表明,改进后的膜厚方程具有较高的精度。改进后的膜厚方程准确、全面地描述了圆柱滚子的实际润滑情况,能够为其结构设计、加工方法、传动效率、润滑特性、疲劳寿命及可靠性等研究提供理论及分析工具。

摘要： 梯度功能材料是一种应用广泛的新型复合材料,其制成的齿轮有着独特的性能。为研究梯度功能材料对齿轮的润滑性能的影响,用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行瞬态弹流润滑分析,比较均质复合材料齿轮与梯度功能材料齿轮的润滑性能,分析梯度功能材料齿轮分别作为主动轮与从动轮时的齿轮润滑规律,研究梯度功能材料的热性能对齿轮润滑的影响。结果表明:梯度功能材料能够减小齿轮润滑压力,增大润滑膜厚,从而有效改善齿轮润滑;梯度功能材料齿轮作为从动轮时对齿轮润滑较为有利。热弹流润滑分析表明,梯度功能材料齿轮作为从动轮时齿轮啮入的润滑温度较低,其作为主动轮则相对有利于其后的热弹流润滑。

摘要： 为探究非对称齿廓的内啮合齿轮在变位情况下的热弹流润滑特性,用多重网格法对采用变位设计的非对称聚合物齿轮进行了瞬态热弹流润滑分析,比较了不同传动类型的变位齿轮的弹流润滑特性,分析了不同变位系数分配形式以及齿廓修形对非对称聚合物齿轮在内啮合情况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,非对称齿轮能改善变位齿轮的润滑性能,正传动的变位类型的齿轮润滑性能最优,内齿轮采用较大的变位系数对热弹流润滑更为有利,合理的修形能够改善非对称变位齿轮的润滑性能。

摘要： 离心脱开型超越离合器是航空传动系统中的重要部件,具有低速楔合传动、高速离心脱开的特性,使离合器在不同工作模式下接触载荷与转速呈不同的关系,因此需针对不同工况下离心脱开型超越离合器弹流润滑性能进行分析。建立离心脱开型超越离合器弹流润滑模型,采用多重网格分析方法进行数值求解,分析进油温度与速度对超越离合器弹流润滑性能的影响。结果表明:随进油温度的增加,卷吸速度对离心脱开型超越离合器油膜厚度及压力的影响逐渐减小,且不同卷吸速度下的膜厚与油膜压力分布图线逐渐趋于重合;随进油温度增加以及卷吸速度降低,最小油膜厚度、二次压力峰峰值压力逐渐减小,且最小油膜厚度、二次压力峰峰值压力受进油温度的影响十分明显;进油温度对离心脱开型超越离合器弹流润滑性能有很大影响,降低润滑油进油温度有助于提升超越离合器弹流润滑性能。

摘要： 为研究滑靴副弹流润滑机制,对柱塞泵滑靴副油膜动态特性进行数值模拟。建立滑靴副油膜的离散化模型,通过求解滑靴副油膜雷诺方程,获得油膜压力分布;考虑滑靴副油膜厚度、油膜压力分布与滑靴动力学之间的耦合关系,通过求解滑靴动力学方程组获得油膜厚度变化率,更新滑靴副油膜动态压力分布和油膜厚度。利用MATLAB软件进行仿真模拟,分析滑靴副油膜动态压力分布和厚度变化规律,揭示滑靴副油膜动态特性。研究结果为提高滑靴副油膜承载能力和降低柱塞泵功耗提供参考。

摘要： 目的 研究表面吸附膜在热弹流润滑中的作用机理。方法 构建考虑表面吸附膜的非牛顿流体点接触热弹流润滑模型,分析润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响。结果 润滑剂的非牛顿性及吸附膜的计入对油膜压力和厚度的影响很小。与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数。同时,随着非牛顿流体特征剪应力的增大,油膜中层温度和吸附膜表面温度有所提高。吸附膜的存在明显提高了润滑油的温升,但降低了摩擦系数。摩擦副表面的摩擦系数随着卷吸速度的增大而逐渐降低。在相同的卷吸速度下,摩擦系数又随着吸附膜厚度的增加而降低。与热弹流润滑中沿用钢的热传导系数不同,合适的热传导系数会引起油膜压力的二次压力峰增大,润滑油的最小膜厚和摩擦系数减小及油膜温度升高。结论 润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数都会影响热弹流润滑性能。因此,在热弹流润滑体系中,考虑表面吸附膜的影响及其作用机理很有必要。

摘要： 为研究脂润滑下摆线针轮传动润滑特性,基于Ostwald本构方程建立摆线针轮线接触脂润滑数值模型,研究负移距修形、正等距修形、正等距+正移距修形和负等距+负移距修形4种摆线轮修形方式对啮合过程中摩擦润滑接触特性的影响规律;利用啮合过程中最小油膜厚度、摩擦因数、摩擦损失功率及一个啮合周期内总的摩擦损失功率评价了摩擦润滑状态。结果表明:相同加工精度下,正等距+正移距组合修形方式下啮合过程中最小油膜厚度最大,摩擦因数、摩擦损失功率以及总的摩擦损失功率最小;等距+正移距组合修形方式的摩擦润滑接触状态最优,而负等距+负移距修形的摩擦润滑接触状态最差,正等距单修形方式的摩擦润滑接触状态优于负移距单修形方式;不同修形方式下,随着修形量的增加,整个过程总的摩擦损失功率增加,摩擦润滑状态变差;随着转速增加,修形齿廓啮合过程中最小油膜厚度增大、摩擦因数减小、摩擦损失功率增大及总的摩擦损失功率线性增加。

摘要： 为探究大偏心率(ε≥1)下水润滑橡胶艉轴承沿端面偏斜的混合润滑性能,综合考虑表面粗糙度、弹性变形、接触压力、偏斜角对水润滑橡胶轴承混合润滑特性的影响,提出大偏心率(ε≥1)下滑动轴承沿端面任意偏斜的膜厚计算方法,并应用于艉轴承缩比模型混合润滑分析。通过数值模拟研究重载条件下水润滑橡胶艉轴承水膜压力、接触压力随偏斜角的变化规律,分析偏斜角、偏斜方向角等对水润滑橡胶轴承混合润滑性能参数的影响。研究表明:在混合润滑条件下,轴颈沿端面偏斜对流体载荷影响相对较小,但会显著增强润滑界面的接触效应从而恶化其润滑性能;横向偏斜一定程度上会提高直槽式水润滑橡胶轴承的承载能力,偏斜角增加到一定程度时会引起最大水膜压力沿偏斜端反向移动;偏斜角对水润滑轴承润滑特性的影响在混合润滑阶段内较为显著,在弹流润滑阶段其影响将会削弱。

摘要： 基于滚柱包络端面蜗杆传动副的啮合原理,综合考虑中心距、滚柱半径、喉颈系数、蜗轮直径各项几何参数的影响,根据弹性流体动压润滑理论,在Matlab中采用牛顿迭代法和NewtonRaphson法对其数值计算求解,对该新型传动副共轭齿进行研究,完成了共轭齿间线接触问题的分析;给出了该传动副共轭齿面在几何参数变化下,粗糙度幅度值大小变化下的润滑油膜压力和油膜厚度示意图,并进行了分析。结果表明,该传动副性能较好,影响润滑的重要参数为滚柱半径与啮合位置,而喉颈系数和蜗轮直径参数对润滑特性影响不大;共轭齿面间能够产生全膜润滑,避免发生直接接触,减小磨损量并降低油温,能够同时提升传动效率与抗胶合能力。为该新型传动副的研制提出了必要的理论依据。

摘要： 本文简要的简要的综述了近年来渐开线齿轮弹流润滑研究方面取得的进展与研究现状,并就渐开线齿轮弹流润滑研究的发展趋势作了概述.指出齿轮的弹流润滑的研究理论与如何延长齿轮寿命,是解决渐开线齿轮摩擦学问题的关键.

摘要： 在弹流润滑膜厚测量的研究中,速度高于5m/s的实验非常少,只有Hili(2010)和梁鹤(2014)在球盘接触下得到的结果.相比于滚珠轴承中,钢球与轴承外圈的接触区润滑油池的对称分布,球盘接触模型受离心力的影响,油池分布呈现出不对称的分布,尤其在乏油的情况下.本文在球-环接触模型下,运用双色光干涉法测量了最高速度达到51m/s下的润滑油膜厚度,分析了高速下的润滑特性.实验以圆环带动球的纯滚动形式进行.

摘要： 有限长线接触的弹流润滑(EHL)通常由一个有限长的滚子与半空间接触来建模分析.实际工程中,如齿轮、滚子轴承等部件,接触时存在两个自由端面,而模型中忽略了自由端面的影响.本文利用半解析法,结合叠加模型和矩阵方程法,建立了新的有限长线接触EHL模型,分析了两个自由端面的影响.模型采用三个半空间叠加以消去自由端面上的应力,其中每个半空间表面都施加有待求解的镜像载荷.计算过程中得到三个映射矩阵,对于同一个有限长空间问题可以重复使用,提高了运算效率.等温的雷诺方程用以求解压力分布,快速傅里叶变换(FFT)用以加速弹性变形和应力场相关计算.最后,分析讨论了不同滚子廓线情况下自由端面的影响.

摘要： 针对滚动轴承局部缺陷动力学建模在弹流润滑和滚动体滑动方面考虑不足的问题,为了建立更加完善的动力学模型,在考虑弹流润滑和滚动体滑动等因素下,建立了一个滚动轴承局部缺陷二自由度动力学模型.点接触弹流润滑将对接触面的接触刚度产生影响,进而影响轴承载荷-变形的关系,因此将弹流润滑引入干接触动力学模型中;滚动体滑动会使滚动体与滚道产生相对移动,导致滚动体随机的产生向前或向后情况,采用随机函数表示滚动体滑动的特性,建立轴承局部缺陷的动力学方程;利用四阶龙格库塔法求解,得到振动响应信号.通过故障滚动轴承试验数据与模型模拟数据对比分析,结果证明所建动力学模型的正确性.

摘要： 重载条件下齿轮齿面间的弹流润滑状态非常复杂.传统渐开线齿轮弹流润滑研究中,齿面通常被普遍处理为完全光滑表面,这种假设在重载条件下的弹流分析结果和实际结果具有较大差别.针对这一问题,应用弹流润滑理论建立了渐开线直齿圆柱齿轮考虑齿面粗糙度的瞬态确定性混合弹流润滑模型,模型考虑了齿面曲率半径以及法向载荷随时间的变化.最后通过对模型的完全数值求解,给出了轮齿在啮合区最高压力及最小膜厚沿啮合线的变化规律.

摘要： 本文从理论和实验两方面研究了全膜条件下钢球表面划痕对弹流润滑的影响.使用光干涉技术观测了划痕在不同位置处接触区油膜的形状.研究发现宽而深的凹谷会造成接触区内部的乏油,进而导致凹谷下游膜厚的大幅下降.在较高的卷吸速度作用下该现象仍然明显存在.针对实验结果建立了热弹流数学模型.理论计算中使用较浅的凹谷参数.表明当卷吸速度增加时凹谷下游的膜厚也会相应上升.在"温度-黏度楔"的作用下较高的温升带来了表面凹陷的产生.

摘要： 针对低速重载条件下线接触脂润滑轴承摩擦学行为建立了数值求解模型,考虑了弹流润滑和热效应,研究了轴承沟道表面织构大小对摩擦系数的影响.结果表明:低速重载条件下,当织构尺寸在20μm-420μm范围内,随着织构尺寸的增加,接触区最高温度减小;摩擦系数先减小后增大,在织构尺寸为340μm处取最小值;当织构尺寸大于或等于180μm时,能起到一定的减摩作用.

摘要： 以某型航空发动机圆柱滚子轴承为研究对象,在引入弹流润滑分析技术的基础上,分析轴承内各部件间的相互作用关系,建立考虑粘滞阻尼作用的高速轻载圆柱滚子轴承动力学模型及非线性微分方程组,并采用高精度变步长的Runge-kutta法对其进行数值求解.针对不同工况及结构参数,详细分析其对轴承振动特性的影响,进而研究保持架和滚子的动态性能.结果表明:滚子在进入和退出负载区时,打滑现象最为严重;轴承径向负载越大,内圈转速越低,兜孔间隙越小,保持架打滑率越低;轴承径向负载越大,内圈转速越高,兜孔间隙越大,引导间隙越小,保持架越容易发生涡动现象.通过与已有文献进行对比,验证了高速轻载圆柱滚子轴承动力学模型及其振动特性分析结果正确可靠.

摘要： 现代齿轮对高功率密度、长寿命、高可靠性的要求迫切需要对齿面接触与疲劳行为进行深入研究.提出了一种先进的齿轮接触数值模型,可以考虑非牛顿润滑流体、齿面冠状修形、齿面几何运动学参数、工况、涂层材料等因素对齿面接触压力、齿面摩擦、油膜厚度及次表面应力的影响.该模型不仅为开发国产齿轮设计分析软件提供支撑,同时也可配合试验验证,为提高工程实际中的齿轮寿命与可靠性提供参考.

摘要： 高阶间断有限元法由于其高精度、易并行、便于自适应等特性近些年来受到广泛关注,但同时也由于计算量大、某些高阶情况时需要弯曲网格且离散系统的非线性更加强烈等特点导致了应用上的困难.本文应用不同格式的高阶间断有限元法数值模拟了弹流润滑、气动噪声及基于Euler 方程和N-S方程的可压缩流场等问题,论述了在解决以上三个典型问题时应用到的相关的关键技术,如:高阶数值离散、迭代方法、p-multigrid、分区并行计算、Quadrature-Free Implementation、激波捕捉、hp-adaptivity等关键技术.

摘要： 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种弹流润滑型配流盘，呈环状，包括一侧的腰形高压排油口和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口，外密封带设置有自加压式动静压润滑油槽，排油口相接的外密封带上均布地设有的与所述自加压式动静压润滑油槽相隔绝但旋向相反的锁油槽，所述锁油槽具体有内圆弧边，左侧螺旋边，右侧螺旋边和外圆弧边组成。引入锁油槽，可以提高该密封间隙内的锁油能力，其原理是利用螺旋的离心作用，分别在槽内生产收敛处的高压和发散处的空穴，特别是空穴处，可以抽吸周围的高油压，反向泵送到密封带的中部。这样同时改善了润滑和密封效果，特别是极小密封间隙内动静压润滑效果。

摘要： 本发明属于轧机多列滚动轴承数值分析领域，具体涉及一种弹流润滑条件下计算滚动轴承载荷和压力的边界元法，包括在三维有摩擦弹性接触边界元法基础上引入轴承边界单元、接触宽度赫兹修正理论和板单元，建立轴承边界元法；根据有限长线接触弹流润滑理论，推导摩擦系数方程；将轴承边界元法和有限长线接触弹流润滑理论耦合，建立弹流润滑条件下的轴承边界元法；编写滚动轴承弹流润滑条件下的轴承边界元法的Fortran计算程序等步骤；该方法能够分析多列滚动轴承、轧辊和轴承座全模型下的载荷和压力分布；能够通过改变粗糙度影响因素，分析不同润滑条件下轴承的载荷和压力的分布；只需对轴承、轧辊和轴承座进行表面单元的划分，单元划分少，计算精度高。

摘要： 本发明的目的在于提供一种考虑结构振动的船用凸轮‑挺柱副弹流润滑分析方法，步骤如下：建立配气机构单质量动力学模型，将挺柱、摇臂及气阀简化为集中质量，推导动力学微分方程，得到配气机构零部件动力学特性；建立凸轮‑挺柱接触分析模型，求解运行过程中波动的接触载荷；建立凸轮‑挺柱副弹流润滑分析模型，并耦合获取的波动接触载荷，分析波动载荷下油膜状态，包括油膜压力、油膜厚度，为配气机构弹流润滑分析提供新方法。本发明采用了单质量动力学模型，并优化了凸轮‑挺柱间接触载荷，可为改善凸轮‑挺柱间接触情况提供思路。采用了弹流润滑分析模型，并耦合波动接触载荷，分析了凸轮‑挺柱间润滑状态，为配气机构弹流润滑分析提供新方法。

摘要： 本发明涉及一种基于流固耦合的直齿轮弹流润滑仿真分析方法，属于计算机辅助设计技术领域，采用流固耦合的方法针对直齿轮齿面不同啮合位置精准建模并进行弹流润滑分析，所述方法包括以下步骤：步骤1：针对直齿轮啮合位置进行模型等效；步骤2：针对直齿轮齿面不同啮合位置精准建模；步骤3：绘制模型有限元网格；步骤4：将真实齿轮齿面粗糙度写入模型；步骤5：根据齿轮真实工况设置仿真模型边界条件；步骤6：模型后处理；步骤7：验证与归纳。本发明创造性地采用流固耦合的方法针对直齿轮齿面不同啮合位置进行弹流润滑分析，更加真实地反映齿轮齿面不同啮合位置润滑的实际情况，为提供高质量的喷油润滑设计方案提供帮助。

摘要： 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种弹流润滑型配流盘，呈环状，包括一侧的腰形高压排油口和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口，外密封带设置有自加压式动静压润滑油槽，排油口相接的外密封带上均布地设有的与所述自加压式动静压润滑油槽相隔绝但旋向相反的锁油槽，所述锁油槽具体有内圆弧边，左侧螺旋边，右侧螺旋边和外圆弧边组成。引入锁油槽，可以提高该密封间隙内的锁油能力，其原理是利用螺旋的离心作用，分别在槽内生产收敛处的高压和发散处的空穴，特别是空穴处，可以抽吸周围的高油压，反向泵送到密封带的中部。这样同时改善了润滑和密封效果，特别是极小密封间隙内动静压润滑效果。

摘要： 本发明提供一船用柴油机供油凸轮‑滚轮副弹流润滑分析方法，在考虑实际界面瞬态接触动力学情况下，并基于先进三维线接触混合润滑模型，耦合凸轮‑滚轮副瞬态突变工况、几何变化和润滑油非牛顿流体作用，采用稳定性好、收敛速度快的准系统数值分析方法，形成船用供油凸轮‑滚轮副弹流润滑分析方法，还揭示了工况改变对其润滑状态特性影响规律，为船用柴油机供油凸轮‑滚轮副润滑预测及低摩擦设计提供理论指导。

摘要： 本发明提供了一种分析喷射参数对航空人字齿轮弹流润滑特性影响的方法，其方法步骤如下：(1)基于人字齿轮的几何特征和传动工况，建立人字齿轮的弹流润滑数值计算模型；(2)考虑油气率对润滑油性质的影响，引入油气二相流流变模型；(3)考虑喷射参数对润齿轮的润滑效果的影响，通过建立一系列不同的喷射参数模型，进行有限元计算和弹流润滑计算，完成基于二相流理论的人字齿轮热弹流润滑分析；(4)分析喷射参数对油气率和油膜弹流润滑特性的影响规律。本发明通过建立人字齿轮的弹流润滑数值计算模型，考虑油气率对润滑油流变特性的影响，对上述弹流润滑模型进行改进，从而形成最终的人字齿轮热弹流润滑数值计算模型。在此基础上，分析了喷射参数对油气率和油膜弹流润滑特性的影响规律。为人字齿轮的润滑特性分析提供可行方法，为喷油系统的优化设计提供理论参考。

摘要： 本发明提供一种弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的亚表层特性模拟方法，首先获取摩擦副接触面三维形貌坐标，建立真实织构表面模型，求解膜厚分布和油膜压力，并计算出表面法向压应力和表面切向剪应力，通过特定方法将表面法向压应力和表面切向剪应力施加到模型上，通过计算亚表层应力和应变，对比不同形貌表面亚表层结果差异，为零件的表面形貌设计提供参考，该方法可以有效、简便、快捷的对零件接触面进行分析，适用性强，为零件的表面形貌设计提供参考，延迟零件使用寿命。

摘要： 本发明的目的在于提供一种考虑结构振动的船用凸轮‑挺柱副弹流润滑分析方法，步骤如下：建立配气机构单质量动力学模型，将挺柱、摇臂及气阀简化为集中质量，推导动力学微分方程，得到配气机构零部件动力学特性；建立凸轮‑挺柱接触分析模型，求解运行过程中波动的接触载荷；建立凸轮‑挺柱副弹流润滑分析模型，并耦合获取的波动接触载荷，分析波动载荷下油膜状态，包括油膜压力、油膜厚度，为配气机构弹流润滑分析提供新方法。本发明采用了单质量动力学模型，并优化了凸轮‑挺柱间接触载荷，可为改善凸轮‑挺柱间接触情况提供思路。采用了弹流润滑分析模型，并耦合波动接触载荷，分析了凸轮‑挺柱间润滑状态，为配气机构弹流润滑分析提供新方法。

摘要： 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种弹流润滑型配流盘，呈环状，包括一侧的腰形高压排油口和另一侧与前者相隔离的腰形低压吸油口，外密封带设置有自加压式动静压润滑油槽，排油口相接的外密封带上均布地设有的与所述自加压式动静压润滑油槽相隔绝但旋向相反的锁油槽，所述锁油槽具体有内圆弧边，左侧螺旋边，右侧螺旋边和外圆弧边组成。引入锁油槽，可以提高该密封间隙内的锁油能力，其原理是利用螺旋的离心作用，分别在槽内生产收敛处的高压和发散处的空穴，特别是空穴处，可以抽吸周围的高油压，反向泵送到密封带的中部。这样同时改善了润滑和密封效果，特别是极小密封间隙内动静压润滑效果。