摆动活齿传动弹流润滑的数值计算及分析

应用弹性流体动力润滑理论，建立了摆动活齿传动弹流润滑的基本方程。提出了摆动活齿传动弹流润滑问题的数值求解方法。计算实例表明：摆动活齿传动弹流润滑计算公式和数值计算方法是正确有效的；润滑油膜厚度随载荷增大而减小，随综合曲率半径增大而增大，随卷吸速度增大而增大；活齿与内齿圈啮合副油膜厚度的变化规律是：前半个啮合周期内油膜由厚变薄，后半个啮合周期内油膜由薄变厚，在拐点附近油膜最薄。在拐点附近易产生疲劳点蚀和磨损。弹流润滑研究的结果为摆动活齿传动的摩擦学设计提供了理论依据。     

表面划痕对滚子副润滑状态的影响

基于试验中观察到的滚子表面划痕现象,采用数值方法研究了不同供油条件下,划痕对滚子副润滑性能的影响,并与已有试验进行了比较,讨论了划痕长度和深度的影响.结果表明,划痕会影响滚子副的油膜压力和厚度,使得划痕中心油膜压力减小,膜厚增加;同时,划痕边缘处油膜压力增大,膜厚减小.供油层厚度越小,即乏油程度越严重,划痕边缘处的油膜压力及其梯度越大,膜厚越小.划痕越长,划痕越深,划痕中心的油膜压力越低,而膜厚越大.因此,划痕虽增大了滚子副划痕中心的膜厚,降低其压力,但同时增大了划痕附近的压力,减小了膜厚,在乏油条件下尤其如此,因此,划痕会加速滚子副的局部磨损.     

乏油工况下圆柱滚子线接触弹流润滑分析

建立了圆柱滚子在乏油工况下的线接触弹流润滑模型，并运用多重网格法计算得到线接触弹流润滑的压力和膜厚分布，研究乏油工况下供油膜厚、黏度等参数变化对弹流润滑特性的影响。模拟结果表明：增加供油膜厚，弹流润滑的膜厚增大且伴有颈缩现象，润滑压力在接触区近似为Hertz分布；黏度对压力影响较小，但对油膜厚度影响较大，随着黏度增加，油膜厚度减小；随着乏油情况的改善，接触区润滑膜厚增大，压力出现二次峰值，但供油量达到一定程度后润滑效果不再增强。     

等腰直角三角形螺旋流道内湍流流体流动性能模拟

应用CFD软件研究等腰直角三角形螺旋流道内湍流流体流动特性,计算并对比不同结构参数的数值模型充分发展的湍流流场结构,得出流道内、外壁面的局部阻力系数分布,并分析雷诺数(Re)、曲率及挠率对流体流动阻力的影响.结果表明:等腰直角三角形螺旋流道内湍流流体的二次流为稳定的两涡结构,离心力的作用使外壁面处流体轴向速度梯度远大于内壁面处,因此外壁面的平均阻力系数较大,外壁面的平均阻力系数约为内壁面的1.5~1.7倍.壁面流体平均阻力系数随Re和无量纲曲率的增大而增大,但受挠率影响不大.     

基于圆盘缝隙阻尼器的中心通流静压推力轴承

针对轴向柱塞马达变量阀配流机构的结构特点,提出圆盘缝隙前置阻尼中心通流式流体静压推力轴承的原理和结构.计算承载能力和油膜刚度,分析轴承密封带与圆盘缝隙前置阻尼平面的高度差对静压推力轴承特性的影响,并与细长孔前置阻尼流体静压推力轴承的承载能力和油膜刚度进行对比.结果表明,圆盘缝隙前置阻尼流体静压推力轴承的油膜绝对刚度较大,是油膜厚度的单调递减函数,油膜厚度越小刚度越大,承载能力稳定,负载适应能力较强;细长孔前置阻尼流体静压推力轴承在设计油膜厚度附近刚度最大,当油膜厚度改变时刚度减小.对高度差5和10μm的2种样机进行对比试验,试验结果表明,2种轴承均可在压力0~12 MPa,当转速为0~1 000r/min时正常工作,泄漏和摩擦都很小.当流体压力变化时,高度差为5μm的轴承的泄漏量和摩擦扭矩相对较稳定.     

点接触脂润滑弹流中无剪切流动层的研究

通过理论研究和数值计算，对非牛顿体弹流中存在无剪切流动层进行了初步探讨和研究，结果表明，无剪切流动层膜厚较薄，约比油膜总厚度小两个数量级，且分布较集中，在接触区内迅速增大，而接触区外又立即减小为零，计算表明，最大无剪切流动层膜厚随载荷的速度和增大而减小，但与椭圆率的关系较为复杂，呈抛物线关系，即当椭圆率取值为４－５时，最大无剪切流动层膜厚最大。     

高黏流体竖直管外降膜流动的三维数值模拟

基于计算流体力学(CFD)技术,采用流体体积法(VOF)追踪气液两相界面的位置变化,对高黏流体竖直管外竖直降膜流动进行了三维数值模拟研究,考察了高黏流体在光滑直管和波形管管外降膜的自由面变化、膜厚和速度分布等流体动力学行为。结果表明:高黏流体在直管和波管管外做降膜流动的成膜厚度均随黏度的增大而增大,膜面速度则有所减小,相同黏度的流体其膜厚和膜面速度均随流量的增加而显著增大。高黏流体在光滑直管外降膜流动一段距离后,其膜面速度和膜厚趋于稳定,而对于波形管外的降膜流动,其膜面速度和液膜厚度均随波节做周期性变化,且在波峰附近时液膜最薄,但膜面速度最大,在波谷附近液膜最厚,但膜面速度最小。     

感应熔炼冷坩埚内磁场的分布规律

实验测定了冷坩埚内无负载时空间磁场的分布,考察了输入功率、位置对磁感应强度的影响,计算了无坩埚时空心圆柱线圈内空间磁场的分布,比较了在有无坩埚两种情况下磁场分布特点.结果表明,随着输入功率的逐渐增大,磁感应强度逐渐增大;磁感应强度沿径向分布规律为在坩埚中心位置最小,向坩埚内壁边缘逐渐增大,在坩埚内壁处达到最大;磁感应强度沿轴向分布为中心附近最大,向两端逐渐衰减;坩埚的加入并没有改变空心圆柱线圈内磁场的空间分布规律,还是中间大、两端小,但由于屏蔽作用,大小却有所变化,衰减到线圈内无坩埚时的50%左右,磁场分布趋于平缓.以上实验结果为有效的利用冷坩埚进行感应熔炼提供了实验依据.     

离心通风器转子壁面油膜分布的数值研究

对某型航空发动机离心通风器内部流场进行数值模拟,分析不同通风孔偏心距下,油滴颗粒与转子壁面发生碰壁,在转子壁面上形成油膜的分布情况。以离心通风器内空气与滑油颗粒组成的两相流为研究对象,采用壁面液膜模型(wall film model)模拟油滴颗粒与转子壁面之间的碰撞过程。分别计算了通风孔偏心距e为5 mm、7 mm、9 mm时各壁面油膜厚度值,并分析了油膜厚度及运动的变化趋势。结果表明:各壁面的油膜厚度随通风孔偏心距的增加而加大,在e为7 mm时,通风孔内壁和旋转空心轴内壁的油膜厚度出现最大值。     

表面织构参数对径向轴承流体动力润滑特性的影响

为研究表面织构参数对径向滑动轴承流体动力润滑特性的影响,建立了基于经典雷诺方程的表面织构润滑计算模型,设计了具有不同分布位置和几何参数的长方体形状的表面织构,在施加雷诺边界条件的情况下使用有限差分法求解雷诺方程,分析了织构参数对轴承静态特性的影响作用,其静特性参数包括偏心率、偏位角、最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦力及轴承两侧泄油量。数值计算的结果表明:表面织构可以明显改变油膜压力的分布情况,尤其当织构分布在压力下降区和最大压力附近时;与光滑轴承相比,油膜的压力分布有显著的变化,通常分布在轴承上游的织构,可以使油膜压力的峰值增大。此外,织构在轴承表面的分布位置对轴承的其他静态特性有着不同的影响。     

低速重载风电齿轮箱径向滑动轴承多运行状态润滑性能分析

针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况，基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型，分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹，获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态；分别研究了表面综合粗糙度、轴颈倾斜角度、轴颈转速对轴承启动和稳定运行整个阶段润滑性能的影响规律。结果表明：启动阶段偏心率出现最大值，粗糙接触引起破膜风险最大；随着表面综合粗糙度由0.6增大至1.2μm,轴承承载力和摩擦因数均增加，启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段增加约13.62%和131.58%;随着轴径倾斜角度由0.000 1°增大至0.000 4°,轴承承载力和摩擦因数均增大，且启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段平均约高出30%和116%;随着转速的增加，轴承的承载力增大，摩擦因数减小，有利于提高轴承性能。计算结果为评价滑动轴承频繁启动工况下的磨损风险提供了重要依据，为滑动轴承的运行温度、油膜压力等轴承结构设计和选型提供参考。     

滑动轴承压力分布及动特性系数

为了对滑动轴承的压力分布和动特性进行研究,基于有限差分法求解静态雷诺方程,得出滑动轴承油膜压力的分布情况,分析了油膜压力作用下轴瓦合金层的应力分布情况。通过求解扰动压力微分方程,得出有限宽滑动轴承的动特性系数。研究表明,油膜压力呈三维抛物面分布,在油膜压力峰值处合金层应力最大,在油膜压力梯度最大处应变最大,油膜动特性系数随着偏心率的增大而增大,交叉阻尼近似相等。     

乳化液膜稳定性的研究

用单滴法测定液膜寿命，比较油膜和水膜寿命以及粒子大小与寿命的关系；用聚结电压法测定界面膜的聚结电压，研究其膜强度，实验结果表明；油膜寿命远大于水膜寿命。液滴小寿命长，制乳时应高速搅拌才能形成稳定的乳状液；介面膜聚结电压高，则膜强度大，乳状液比较稳定，这为制造适合于实际应用的，具有一定稳定性的乳化液膜提供了参考数据。     

基于核电站管道系统防护的沉积问题研究

为了研究高温、高压下核电站内两相流中所含粒子在管道发生沉积的现象，深入探究粒子对管道的冲蚀沉积机制，采用相似原理与近似模化方法，设计并搭建了能够捕捉核电管道系统实际运行中关键参数的实验台。对30 h弯管沉积实验结果进行分析可知，90°水平弯管的外壁以及内壁为沉积热点区域，外壁轴向角30°～45°区域为沉积量最大区域；Co元素在8 mm×8 mm×3 mm样片上的沉积量达1.98×10－10 g。研究结果可为核电站辐射剂量预测以及辐射防护提供参考数据。     

表面波度对线接触往复运动下热弹流润滑特性的影响

应用数值分析方法求解了表面波度对线接触往复运动工况下的热弹性流体动力润滑的影响．分析中假设所研究的润滑油服从Ree-Eyring流变模型,使用3种冲程长度,并使这3种冲程下冲程中心的卷吸速度值完全相等．表面波度扰乱了压力、膜厚和油膜中层温升的分布．由于表面波度的影响,一个周期的两个冲程内的油膜的变化不再一致．同光滑表面接触相比,表面波度在一个周期内提升了油膜中的最大压力和最大温升．降低了最小膜厚和摩擦因数．表面波度对油膜中最大压力的变化影响最大．     

滤波减速器转臂轴承混合润滑性能分析

综合考虑滤波减速器转臂轴承的载荷、接触几何、真实表面粗糙度等因素的影响,建立了转臂轴承的混合润滑数值分析模型,分析了额定工况和不同转速、温度下轴承接触区的油膜比厚、接触载荷比和下表面应力等参数,并在此基础上探讨了沟曲率半径和表面粗糙度对转臂轴承混合润滑特性的影响。结果表明：提高转速可使接触区由边界润滑进入全膜润滑,润滑性能改善;环境温度升高将导致润滑剂粘度下降,致使润滑状态恶化,下表面应力增大;内沟曲率半径增加导致内滚道接触区下表面应力增大,油膜比厚先减后增再单调递减;外沟曲率半径增加导致外滚道接触区下表面应力持续增大,油膜比厚先略有上升后一直减小;减小表面粗糙度改善界面润滑状态,但过小时并不能减少干接触,反而还会增加下表面应力和提高加工成本。     

静液挤压筒套装过程应力分布规律

为了提高静液挤压筒的承载能力,采用组合筒热套装结构对内筒施加预紧力,并采用有限元分析的方法对组合筒(内筒内径80 mm,外筒外径290 mm)套装尺寸与套装过盈间隙的匹配关系进行详细分析,研究了不同内筒与外筒壁厚组合与套装过盈间隙之间的关系,给出了应力沿组合筒壁厚方向分布的情况．结果表明:对于不同内筒与外筒的壁厚组合,等效应力的最大值都是随着过盈量的增加,先降低后升高;无论是内筒还是外筒,等效应力均在内壁处最大,随着内筒壁厚的增加,内筒内壁的等效应力逐渐提高,外筒内壁的等效应力逐渐降低;热套装后内筒环向受压应力,外筒环向受拉应力;承载后,内筒处由内压引起的环向拉应力被套装过程产生的环向压应力所抵消;当套装过盈间隙为0.15 mm,内筒壁厚为35 mm时,内筒内壁和外筒内壁等效应力数值基本一致,等效应力最低．     

特厚冲积层中冻结井外壁温度实测研究

通过对龙固副井冻结凿井期间外壁与冻结壁温度的现场实测，研究了冻结壁温度场对外壁水化热温度场的影响，获得了特厚冲积层冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律．研究表明：内部高水化热的释放，使外壁混凝土获得了至少17d的正温养护时间，其早期强度增长不受低温影响；同时，高水化热的释放导致井壁内外出现较大温差（甚至超过25℃），增大了温度裂缝控制的难度；水化热的向外传导还导致壁后冻土的显著升温及局部融化，对外壁受力造成了不利影响．     

两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的解析解

研究两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的流动，求解解析解，方法通过分析两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的流动特点，利用数量级比较的方法，对粘性流体运动方程（Ｎ－Ｓ方程）进行了简化，并进行积分以求得缝隙内粘性流场的解析解。结果求得了两平行旋转圆盘间隙内粘性层流的速度、压力、粘性力、剪切应力、粘性力矩和功率等多数。结论所得结果为涉及此类流场的机构，如滑差离合器、液压泵和马达的配流盘、液力止推轴承等的设计提供了理论基础和有效的方法。     

新型三叉式万向联轴器等温弹流润滑特性分析

针对原先的三叉式万向联轴器在使用中产生的摩擦、磨损、润滑问题,提出一种将原有的面接触滑动摩擦改成点接触滚动摩擦的新型三叉式万向联轴器结构;为保证新结构在传动轴上应用时的稳定性、可靠性及耐久性,对其进行等温弹流润滑特性分析。建立改进后新结构的接触模型,对其进行点接触等温弹流润滑特性分析;研究了润滑特性随输入轴频率、载荷、偏转角的变化情况。研究结果表明:其他条件恒定,使输入轴频率提高,膜厚数值将增大,压力提升,且二次压力峰的峰值跟着提高;使载荷变大,膜厚将变薄,压力减弱,且压力起初增大的位置更靠后,二次压力峰更不突出;使偏转角变大,膜厚将变厚,压力增强,且接触中心区域更加突出,压力起初增大的位置更靠前,二次压力峰的位置更提前。