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。     

GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验北大核心

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

滚子偏斜对圆锥滚子与内圈接触的影响

滚子偏斜对高速滚子轴承的寿命有显著影响。文中分析了在直母线和对数修形母线两种母线形式下,GCr15圆锥滚子和Si3N4圆锥滚子无偏斜、向小端偏斜及向大端偏斜三种情况时与GCr15滚道接触的应力分布情况。结果表明,对GCr15滚子或Si3N4滚子,一旦出现滚子偏斜,其接触应力和Mises应力值将显著增加,疲劳寿命大大降低,但修形后偏斜时的应力值要小于修形前。由于Si3N4的弹性模量大于GCr15的弹性模量,同时泊松比小于GCr15的泊松比,修形前后Si3N4滚子的应力值都高于GCr15滚子的应力值,疲劳源的深度也比GCr15滚子的大。     

不同润滑条件下HIP-Si3N4/GCr15摩擦副摩擦特性的研究

在干摩擦、水润滑、锂基脂润滑和锂基脂＋MoS2润滑不同条件下,利用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机,对HIP－Si3N4/GCr15摩擦副进行了摩擦磨损性能的对比试验研究,通过扫描电子显微镜对试件的表面形貌进行观察分析。结果表明:磨损速率的表现,Si3N4为水润滑＞干摩擦＞锂基脂润滑＞锂基脂＋MoS2润滑;GCr15为干摩擦＞水润滑＞锂基脂润滑＞锂基脂＋MoS2润滑。在锂基脂＋MoS2润滑条件下,HIP－Si3N4/GCr15摩擦副摩擦特性最佳。     

橡胶轴承黏弹性和振动载荷耦合润滑特性研究

基于橡胶材料黏弹性,建立综合时变效应的无限长线接触轴承润滑模型。基于三参量固体蠕变模型,并耦合振动载荷对橡胶轴承进行了弹流润滑分析。计算并分析了3种振动载荷形势下,橡胶轴承润滑膜的最大压力和最小膜厚变化,并与不考虑蠕变影响的情况进行了对比。探讨了相同载荷、不同时刻下,橡胶轴承润滑膜压力和膜厚的变化。压力的求解采用了多重网格法,为了提高收敛精度,其底层采用了牛顿迭代,求解弹性变形采用了多重网格积分法。结果表明,在计入橡胶轴承的黏弹性时,润滑膜压力在随着振动载荷做同等形式振动的同时,在蠕变开始阶段,压力会取得较大的值,且随着运行时间的延长,整体下降并趋于稳定;相反,润滑膜厚度在随载荷做相反形式振动的同时,在开始阶段,膜厚会取得较小的值,且随着运行时间的延长,整体增大并趋于稳定;相同载荷下,随着时间的延长,承载区变大,润滑膜压力减小,膜厚变大。     

线接触弹流脂润滑数值分析与实验研究

建立无限长滚子与平面的线接触等温弹流脂润滑模型,采用多重网格法研究纯滚工况下载荷和卷吸速度对润滑油膜特性的影响;采用多功能双色光弹流润滑油膜测量实验台,在相应工况下进行变载荷和变速度实验研究。数值模拟结果表明,较大的载荷可以获得更大的压力和更小的膜厚,较大的速度则主要提升了二次压力峰并增大了膜厚。实验结果表明:随着载荷的增大,整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚均先增大后减小,但载荷较小时出现了最小膜厚和中心膜厚实验值和理论模拟值不一致的变化趋势,这可能是数值模拟分析时稳态假设与实际润滑脂流变特性、时变特性及润滑机制不符造成的;随着速度的增大整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚都线性增大,且实验值与理论模拟值有较高的一致性。     

陶瓷与灰铸铁配副在水润滑下的摩擦学性能

比较了在蒸馏水润滑下Si3N4、Al2O3陶瓷与灰铸铁副的摩擦学性能,结果表明：Al2O3陶瓷的磨损体积远小于Si3N4,但与Si3N4配副时灰铸铁的磨损体积明显小于与Al2O3配副时的磨损体积。其摩擦系数也较小（0.02)。用SEM观察发现Al2O3陶瓷磨擦表面粗糙,有少量的转移膜形成;而Si3N4磨擦表面光滑,与其对应的灰铸铁磨面上存在含石墨的润滑膜。     

干摩擦工况下Si3N4/PTFE配副材料摩擦磨损特性与转移膜形成分析

为使全陶瓷轴承在干摩擦工况下可靠运转,选用四氟乙烯(PTFE)材质的保持架为全陶瓷轴承提供润滑.利用Rtec销/盘摩擦磨损试验机,以PTFE盘与氮化硅(Si3 N4)销为摩擦副,研究Si3 N4/PTFE在不同载荷和转速条件下的摩擦磨损性能,通过SEM对Si3 N4表面的转移膜形貌进行观察,分析转移膜形成原因.结果表明...     

不同载液磁流体热弹流润滑性能对比

建立磁流体润滑滑动轴承的弹流润滑模型.利用考虑热效应的雷诺方程,用多重网格法对磁流体润滑滑动轴承进行弹流润滑分析.比较不同载液磁流体润滑滑动轴承的润滑膜膜厚和压力分布.通过对比酯基H01磁流体、烃基E03磁流体和水基A01磁流体的润滑膜膜厚和压力,选择水基磁流体做进一步的研究,探究载荷和速度对水基磁流体润滑滑动轴承的润滑膜弹流性能的影响.结果表明:与等温条件下相比,不同载液磁流体润滑膜的压力没有变化,但是磁流体润滑膜的膜厚都减小;在不同转速条件下,水基磁流体润滑膜的入口区压力随着转速增加而增大,膜厚随着转速增加而增厚,压力峰随着转速增加而减小;在不同载荷条件下,水基磁流体润滑膜的入口区压力随着载荷增加而减小,膜厚随着载荷增加而减小,压力峰随着载荷增加而增大.     

供油条件对线接触热混合润滑性能的影响

为提高齿轮、圆柱滚子轴承等线接触副零件的润滑性能,有必要研究供油条件对其混合润滑特性的影响。基于平均流量模型,建立考虑供油条件的线接触非牛顿热混合润滑模型。将入口供油量作为控制乏油程度的参数,同时考虑膜厚比(最小膜厚与粗糙度的比值)与粗糙峰接触载荷比(粗糙峰接触载荷与总载荷的比值)来判断润滑状态,研究供油量、速度、接触副材料和环境黏度对混合润滑性能的影响。结果表明：随着供油量的增加,膜厚比增加,粗糙峰接触载荷比减小,最小膜厚与中心膜厚逐渐增大,平均摩擦因数逐渐减小,油膜最高温度逐渐增加,但最终都趋于稳定值;对于3种不同接触副(钢-钢、钢-Si₃N₄和Si₃N₄-Si₃N₄),钢-钢接触副的总压力与油膜温度最低,Si₃N₄-Si₃N₄接触副的总压力与油膜温度最高;在充分供油时,Si₃N₄-Si₃N_...     

三角形周期脉冲载荷对轧辊轴承弹流润滑的影响

建立了三角形周期脉冲载荷作用下轧辊轴承弹流润滑数学模型,利用压力求解的多重网格法及弹性变形的多重网格积分法数值模拟了连续三角形周期脉冲载荷作用下乳化液润滑膜压力及膜厚的分布,分析了三角形周期脉冲载荷作用下润滑膜中心压力、中心膜厚及最小膜厚随时间变化的特性.计算结果表明,润滑膜中心压力的变化周期同脉冲周期一致,中心膜厚的变化滞后于脉冲和中心压力的变化;随三角形周期脉冲幅值的增大,中心压力和中心膜厚的振幅均增大,周期脉冲幅值越大,中心压力值越大,中心膜厚上下波动越大;当周期脉冲脉宽变大时,中心压力和中心膜厚的波动脉宽也变大,0.03 s后的中心膜厚上下波动范围变化微小.     

新型水润滑轴承材料的流体润滑性能分析

采用无限短近似简化Reynolds方程,对飞龙、赛龙及聚四氟乙烯3种新型水润滑径向轴承进行流体润滑的数值分析,探讨载荷和转速对3种轴承的偏心率和偏位角的影响。结果表明:水润滑条件下,不同材料的润滑性能是不同的,其中PTFE材料润滑膜压力及中心膜厚最大,飞龙材料最小;随着转速的增大,3种材料轴承的偏心率均减小,偏位角均增大;随着载荷的增大,3种材料轴承的偏心率增大,偏位角减小;偏心率太大则润滑膜太薄,必然导致过高的轴承温度,对轴承的工作不利。     

磁流体润滑机床主轴滑动轴承弹流润滑分析

建立磁流体润滑机床主轴滑动轴承的弹流润滑模型,并进行弹流润滑数值模拟分析.探讨载荷和速度对磁流体润滑膜压力和膜厚的影响.分析结果表明:在磁流体润滑条件下,当转速不变时,压力峰值随着载荷的增大而增大,入口区压力、膜厚及最小膜厚随载荷的增大而减小;当载荷不变时,压力随着速度的增加没有明显变化,膜厚及最小膜厚都随速度增大而增加.     

润滑油添加剂对陶瓷球接触疲劳的影响

利用自制的球-棒疲劳试验机研究了4种润滑油添加剂对Si3N4与GCr15钢摩擦副接触疲劳性能的影响，并借助于扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDAX)分析了Si3N4陶瓷球表面疲劳成因及不同添加剂的抗疲劳机理。结果表明，4种添加剂都不同程度地提高了Si3N4陶瓷球的接触疲劳寿命，其中以极压抗磨剂效果较好；点蚀剥落是Si3N4陶瓷球的主要失效形式；添加剂抗疲劳的主要原因是在钢表面形成反应膜，在陶瓷球表面形成转移膜，降低了滑动摩擦力。     

摩擦配副材料对TC4钛合金微动磨损行为的影响

为合理选用接触副材料以减缓钛合金的微动失效,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,研究不同载荷条件下,摩擦配副材料GCr15和Si_3N_4对TC4钛合金微动磨损行为的影响。结果表明:较低载荷下选择高硬度的Si_3N_4陶瓷作为摩擦配副更理想,而高载荷下选择GCr15钢作为摩擦配副更理想;TC4钛合金与GCr15钢对磨的磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损,磨损率随载荷增大而减小;Si_3N_4/TC4组成的摩擦副对摩过程中,磨屑的形成过程伴随有硅的水化物产生,使形成的磨屑黏性增加,载荷较小时磨屑易粘结形成致密的第三体层覆盖在TC4钛合金表面,起润滑、承载和隔离摩擦副的作用,降低材料的磨损率;载荷较大时,第三体层在磨粒磨损和黏着磨损作用下从TC4钛合金表面脱落,摩擦副直接接触,磨损率升高。     

具有中央凸起的点接触弹流润滑特性研究

建立具有中央凸起的点接触弹流润滑控制方程,并采用多重网格法及多重网格积分法进行数值求解;比较有凸起表面和光滑表面下的压力及膜厚曲线,讨论载荷及卷吸速度对压力分布及油膜形状的影响。结果表明：具有中央凸起时在接触中心附近,压力经历了急剧升高、骤然下降、再升高的一个波动过程;最小膜厚出现在接触中心,且接触中心前面产生了一个凹陷;增大卷吸速度或减小载荷都使得膜厚曲线整体升高,最小膜厚随着卷吸速度的增大而增大,载荷几乎不影响最小膜厚;载荷增大使得最大压力增大,但中心局部压力波动范围变化很小;增大卷吸速度使得最大压力和中心局部压力波动范围都减小。     

瞬变载荷作用下水润滑轴承弹流润滑性能分析

综合考虑热效应与时变效应,建立水润滑轴承润滑数学模型,数值模拟阶跃、矩形脉冲、正弦脉冲以及高斯脉冲4种不同形式的瞬变载荷下,水润滑陶瓷轴承的压力与膜厚在不同瞬时的变化趋势。结果表明,在瞬变载荷作用的时间段内,压力增大,膜厚减小,且相比膜厚的波动幅度压力波动较为明显;4种形式的瞬变载荷中,矩形脉冲与阶跃载荷产生的最小膜厚最低。     

不同衬套材料对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑热效应的Relnolds方程建立了油水两相弹流润滑模型,对比了3种常用衬套材料对轧机油膜轴承润滑性能的影响,结合轧机油膜轴承的特殊工况讨论了不同含水量、主轴转速和轧制力下的油水两相流体的润滑特性。结果表明:3种衬套材料中,巴氏合金的最大压力及中心压力最小,整体膜厚、中心膜厚及最小膜厚值最大,润滑性能最好,最大温度最大,散热性最好,选用巴氏合金作为衬套材料最为合适;油膜进水后随着含水量的增加,最大压力减小,润滑膜入口区的压力增大,最小膜厚增大,润滑性能提升;随着主轴转速增加,润滑膜最大压力减小,入口区压力增大,最小膜厚增加;随着轧制力的增加,最大压力增大,入口区压力减小,最小膜厚减小。     

基于套圈变形的柔性轴承弹流润滑分析

以柔性轴承为研究对象,基于赫兹接触理论和弹性薄壁圆环理论,建立柔性轴承等温椭圆点接触弹流润滑模型,对滚珠及内外圈滚道的接触区受载荷最大位置处进行弹流润滑数值分析;计算危险点的曲率半径、速度及载荷,分析载荷及速度变化对该位置润滑性能的影响。研究结果表明:套圈变形使得润滑接触区峰值压力增大、膜厚减小;柔性轴承弹流润滑油膜最小膜厚及中心膜厚均随载荷的增大而减小,油膜压力随载荷的增大而变大,表明载荷增大对柔性轴承的承载有一定影响;随转速的增大最小膜厚及中心膜厚均增大,表明在一定范围内,适当提高转速能够改善润滑性能。