线接触热弹流润滑的数值分析

基于Ree—Eyring流变模型，建立线接触热弹流润滑方程，通过数值计算得出了载荷参数、速度参数、材料参数和滑滚比对于二次压力峰、最小油膜厚度和最大油膜温度的重要影响。     

流变模型对弹流润滑数值解的影响

采用Carreau流变模型和Ree-Eyring流变模型,研究不同流变模型对黏度较低的Squalane润滑油弹流润滑数值解的影响。分别计算不同卷吸速度、不同滑滚比下Eyring流变模型、Carreau流变模型的摩擦因数,并与试验值进行比较,同时比较Eyring流变模型与Carreau流变模型的摩擦因数、油膜最高温度、中心膜厚及最小膜厚随滑滚比、卷吸速度和最大赫兹压力变化的数值解。结果表明:在滑滚比较小时Eyring流变模型的摩擦因数更加接近试验值,在滑滚比较大时Carreau流变模型的摩擦因数更接近试验值;滑滚比对不同流变模型之间数值解的差别没有影响;随着卷吸速度的增大,Eyring流变模型所对应的膜厚值逐渐高于Carreau流变模型,而油膜最高温度逐渐小于Carreau流变模型;随着最大赫兹压力的增大,Carreau流变模型的油膜最高温度及摩擦因数逐渐大于Eyring流变模型。研究表明,在温和工况下Eyring流变模型更适合Squalane润滑油的弹流分析。     

滚子副温度对润滑性能的影响

针对工作环境、温度变化较大的机械装备中滚子副温度与供油温度的差异,提出处理滚子副温度与供油温度不同时热弹流润滑问题的方法.压力的求解采用多重网格法,膜厚的求解采用多重网格积分法,温度的求解采用逐列扫描技术,给出有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解.研究滚子副温度与供油温度相同和不同时滚子副的润滑特性,讨论滚子副温度、滑滚比和速度参数对齿轮、滚动轴承等机械零件润滑性能的影响.结合滚子副温度高于或低于供油温度的实例,与常规润滑(滚子副温度与供油温度相同)结果进行比较.结果表明,润滑膜厚度取决于滚子副温度而非供油温度.滑滚比对油膜压力与厚度影响不大,但对油膜温度影响显著.与低速相比,高速条件下滚子副温度对中心油膜温度的影响较弱,而对油膜厚度的影响较大.     

考虑动态特性的角接触球轴承微观热弹流分析

建立角接触球轴承的几何和数学模型,综合考虑几种不同轴承材料的弹流润滑性能,求得套圈采用Si3N4、滚球体采用GCr15的角接触球轴承的热弹流润滑完全数值解。在此基础上,进一步考虑角接触球轴承的几项重要基本参数(密合度、钢球数目等)及接触角随轴向载荷的变化对弹流润滑性能的影响。对轴承在承受纯轴向载荷作用下的热弹流润滑完全数值解进行分析,求得在不同轴向载荷下的压力、膜厚及温度分布图。结果表明:套圈、滚球体材料均选用Si3N4和分别选用Si3N4、GCr15两种情况下,最小油膜厚度更大,同样工况下,后者滚球体表面温度更低;密合度的增大有利于润滑油膜的形成;滚球体数量越多,油膜整体压力越小,油膜厚度越大,滚球体、套圈及油膜温度越低;轴向载荷越大,轴承的实际工作接触角越大;接触角的变化对弹流润滑具有很大影响,在考虑了接触角随轴向载荷的变化后得知,接触角增大,油膜的最小膜厚增大,最大压力减小。     

表面磨损对非牛顿弹流润滑性能的影响

考虑磨损对润滑状态的影响,构建带有磨损带的非牛顿流体圆接触热弹流润滑模型,分析磨损半宽对油膜压力、厚度、温度和摩擦因数的影响,并与牛顿流体的热弹流解进行比较。结果表明,随着磨损半宽的增大,最小油膜厚度明显减小,且总是处于磨损带边缘附近,并向入口处移动;而中心膜厚随磨损半宽的增大线性增大;卷吸速度、载荷及滑滚比对膜厚随磨损半宽改变的影响不大;非牛顿效应对温度和摩擦因数有较大影响。     

微小间隙的光干涉法测量

本文用自行设计的光干涉弹流试验机测量了椭圆接触弹流润滑的油膜厚度的形状和分布.对国产牵引油进行了较详细的研究,并将其和润滑油进行了对比分析.分析了不同国产润滑油和牵引油的弹流液体膜的变化情况.滚动速度对微小液膜厚度有显著影响;法向载荷和滚滑比对膜厚影响较小.较大的滚动速度产生较厚的油膜;载荷增大,弹流膜厚度减薄;滑滚比升高,液膜减薄.     

指数率非牛顿流体的等温线接触弹流润滑分析

应用多重网格解法，求得了指数率非牛顿流体在稳态等温线接触条件下的弹流润滑数值解，分析了油膜压力和油膜厚度随指数及滑滚比的变化关系，并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较。     

指数率非Newton模型弹流润滑中的零件温度效应

在工程实际中,机械零件多工作于高、低温等各种环境条件下。为了研究零件温度对指数率非Newton模型热弹流润滑性能的影响,采用独特的非牛顿处理技术,求得指数率非Newton流体线接触热弹流润滑问题的完全数值解,讨论零件温度、润滑剂的流变指数及当量环境黏粘度等对指数率非Newton模型热弹流润滑性能的影响,并与牛顿流体进行对比。结果表明,与牛顿流体类似,不管流变指数大于1还是小于1,中心膜厚均取决于由零件温度决定的接触区入口处的当量黏度。不同的零件温度条件下,流变指数越大,油膜越厚,温度越高;当量环境黏度会影响膜厚和油膜温度。因此,指数率非Newton模型热弹流润滑中,零件的温度效应不容忽视。     

单个微坑对圆锥滚子热弹流润滑的影响

利用多重网格法和多重网格积分法研究了表面单个微坑对圆锥滚子热弹流润滑的影响,比较了光滑表面及单个微坑表面的热弹流润滑结果,分别讨论了单坑的坑深和坑径、速度及载荷变化对膜厚及压力的影响。结果表明,油膜厚度和油膜压力在单坑接触区增大,温度基本保持不变;坑深越大,凹坑弧度越小时,油膜厚度和油膜压力变化趋势越大。     

计入薄壁构件挠度变形的线接触弹流润滑分析

由于薄壁构件在受力情况下产生挠度变形,对弹流润滑有一定影响,导致原来的弹流润滑计算存在较大误差,经典的接触模型已不再适用。提出一种考虑薄壁平板挠度变形的弹流润滑线接触模型,该模型能够确切反映薄壁平板的挠度变形对弹流润滑的影响;采用有限元仿真软件建立薄壁平板的挠度变形模型,在挠度变形的基础上,分析速度参数及载荷参数对线接触弹流润滑性能的影响。研究结果表明:挠度变形对薄壁件润滑的影响十分明显,油膜压力减小,中心膜厚分布范围增大,膜厚值减小;随着速度及载荷参数发生变化,油膜压力及膜厚也相应地发生改变;当其他条件不变时,中心油膜厚度随速度的增加而增大,且中心油膜区域逐渐增加,速度参数对油膜压力影响较大,油膜压力随着速度的增加而升高,颈缩现象逐渐出现;油膜压力随着载荷的增大而升高,同时油膜厚度逐渐减小。     

表面粗糙峰/谷对大滑滚比线接触热弹流润滑接触的影响

假设在一个表面上存在单个粗糙峰或粗糙谷，采用数值分析方法研究大滑滚比下粗糙表面对线接触热弹流润滑接触的影响。研究发现：粗糙峰和粗糙谷造成油膜压力、膜厚和温升曲线的局部波动，其中压力的波动最为明显；在滑滚比较小时，粗糙峰和粗糙谷对压力、膜厚和温升曲线的影响较大， 随着滑滚比的增加，影响逐渐降低； 随着滑滚比的增加，粗糙峰幅值增加对压力、膜厚和温升曲线造成的波动也逐渐减弱。研究结果对于揭示滚珠丝杠或无保持架轴承等的润滑油膜形成和失效有重要意义。     

基于Carreau流变模型的圆柱滚子轴承热混合润滑分析*

为了研究圆柱滚子轴承接触区的混合润滑性能,建立基于Carreau非牛顿流体的热混合润滑模型,求解非牛顿流体线接触热混合润滑数值解。研究滑滚比、卷吸速度及载荷对线接触混合润滑特性的影响,并与相同工况下牛顿流体热混合润滑的结果进行对比。结果表明：随着滑滚比、卷吸速度及载荷的增大,油膜温度都会升高,Carreau非牛顿流体的温度要低于牛顿流体的温度;油膜厚度随着滑滚比、载荷的增大而减小,随着卷吸速度的增大而增大,Carreau非牛顿流体与牛顿流体膜厚相差不大;随着滑滚比的增大,2种流体的平均摩擦因数均增大,随着卷吸速度和载荷的增大,2种流体的载荷比均减小。     

Power law fluid model incorporated into elastohydrodynamic lubrication theory of line contact

An algorithm is developed for the study of the infinitely long slider bearing in general form, considering the lubricant to be an incompressible power law fluid in isothermal conditions. The earlier works on this topic were considered by taking cavitation boundary conditions when a cylinder moves over a plane lubricated with a power law fluid and in EHL solution in a particular case, viz. pure rolling of a cylinder over an identical cylinder. We have considered a general solution including elastohydrodynamic lubrication (EHL) for different values of power law exponent. Deviation of values of central film thickness for different values of power law exponent from those for Newtonian lubricants are presented. The effects of the power law exponent on the central film thickness, minimum film thickness and load capacity are analysed. The effects of rolling and sliding velocities of contact surfaces are also analysed in terms of an equivalent radius of a cylinder moving over a moving plane. Film shapes and pressure distributions are also calculated numerically and presented graphically for various values of central film thickness considered in this paper. A number of observations obtained here with pseudoplastic nature of lubricants are in good agreement with the experimental results. The theoretical observations suggest the behaviour of common lubricants as pseudoplastic fluids in the cases of slowly moving surfaces and motion under heavy load.     

圆锥滚子弹流润滑的热效应分析

通过数值求解研究两圆锥滚子间的热弹流润滑问题,分析弹流润滑区内压力、膜厚和温度的分布曲线,讨论热效应和滑滚比对接触区弹流润滑性能的影响。结果表明:在圆锥滚子弹流润滑中,热效应降低了滚子副的润滑性能。由于圆锥滚子几何形状的特点,沿着y轴的截面,压力、膜厚和温度的分布曲面出现斜度。滚子副的端泄使得两端润滑性能较中间恶劣,但是对滚子进行的端部修形,又使得端部和中部的差异不十分剧烈。随着滑滚比的增大,滚子副的润滑性能降低,热效应的影响增大;在纯滚动的情况下,热效应可以忽略不计。     

弹性流体动力润滑的热效应

简述热弹性流体动力润滑的概念、理论的发展及其科学基础。在给出一组典型的点接触热弹流数值解之后,通过实例集中描述5种热效应,即摩擦因数与滑滚比之间的关系、入口温升导致油膜减薄、尺度效应、热黏度楔效应和固体温度效应。澄清了润滑工程界对热弹流润滑的几个模糊理解,指出热弹流研究面临的主要困难,并展望其发展前景。     

旋滑条件下弹流润滑数值分析

建立旋滑条件下椭圆接触弹流润滑的数学模型,用多重网格法求得该条件下的完全数值解,研究速度、载荷、偏心距和椭圆比对油膜厚度、形状和压力的影响。结果表明,偏心距较小时,油膜厚度和形状都与普通弹流有明显的不同;速度、载荷和椭圆比增加及偏心距减小,均会导致接触区两侧最小膜厚的差值增大,油膜形状的非对称性增强;速度、椭圆比增加,油膜厚度增加,接触区压力减小,载荷增加或偏心距减小,油膜厚度减小,接触区压力增加。     

高速重载弧齿锥齿轮点接触热弹流综合分析*

针对高速重载弧齿锥齿轮节圆位置,基于热弹流润滑理论进行齿面润滑特性分析,研究不同工况锥齿轮油膜各特征（压力、膜厚、温升）二维轮廓曲线的变化情况。结果表明：高速重载的工况使得Hertz压力峰与二次压力峰出现合并的现象,并且弹流润滑中经典的中央油膜平坦现象并不显著,仅当温度降低使润滑油黏度增加时,才逐渐出现了中央油膜平坦的现象。为了在工程实践中能够有针对性地调整工况参数来改善齿轮的润滑状态,分析油膜特征参数对输入参数的敏感性,发现工况参数中对油膜最大压力的影响程度由大到小为弹性模量、黏度、转速、功率;对油膜最大温升与最小油膜厚度的影响程度由大到小为黏度、转速、弹性模量、功率。     

Influence of polymeric fluid additives in EHL rolling/sliding line contacts

The effect of polymeric fluid additives on EHL behavior of rolling/sliding line contacts is investigated numerically at low as well as high loads. The polymer-modified oil is represented by a homogeneous mixture of Newtonian base oil and power law fluid with varying concentration, viscosity ratio and power law index. The Reynolds equation incorporating the mixed rheological fluid model is derived using perturbation method. The EHL characteristics computed for polymer-modified oils are found to depend upon the effective viscosity of the lubricant mixture which is governed by the superposition of shear thinning behavior and piezo-thickening effect of the polymeric fluid additive. Since the reference viscosity of polymeric fluid additives is much higher than that of base oil, therefore, polymer-modified oils are shown to yield thicker fluid films in most of the cases. The results show a significant variation in maximum fluid pressure and minimum fluid film thickness with the volume fraction, reference viscosity ratio and power law index of the polymeric fluid additive.