线接触弹流润滑综合数值分析

应用多重网格法和多重网格积分法数值求解rNewton流体和Ree-Eyring流体线接触等温和热弹流润滑问题，分析了滑滚比对摩擦因数的影响，指出了润滑油的流变性和热效应对线接触弹流润滑油膜粘度的影响，以及不同滑滚比时压力、膜厚和温度的分布规律。结果表明：等温润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加而增加，热弹流润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加先增加后减小，热效应和非牛顿流体的剪稀作用均会使润滑油的等效粘度降低，从而影响摩擦因数；热效应的存在使油膜变薄，且在所讨论的工况条件下Newton流体的膜厚比Ree-Eyring流体的稍薄，热效应使第二压力峰变矮，且Ree-Eyring流体的第二压力峰矮于Newton流体的第二压力峰；纯滚动时，Ree-Eyring流体的温度比Newton流体的温度高，有滑滚比时，Newton流体的温度比Ree-Eyring流体的温度高，且油膜的温度随滑滚比的增加而增加。     

大滑滚比条件下非牛顿流体线接触热弹流润滑分析

研究在大滑滚比条件下,光滑表面Ree-Eying流体热弹性流体动力润滑接触中油膜的变化。建立大滑滚比下使用Eying流体的时变热弹流数学模型,使用多重网格方法求解雷诺方程、弹性变形方程,使用逐列扫描法求解油膜和固体能量方程,获得大滑滚比情况下非牛顿流体线接触热弹性流体动力润滑数值解。结果表明:随着滑滚比的增大,压力凸起、油膜起始于接触区右侧且不明显,此后随着滑滚比的增加,压力凸起和油膜凹陷逐渐向中心接触区移动,压力峰变大,中心凹陷加深。同时温度曲线也逐渐升高,中高速条件下油膜最大温升曲线的凸起也是起始于接触区右侧最后移动到接触区中心。     

滚滑比对滚动轴承摩擦性能的影响研究

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。     

指数率流体热弹流润滑分析

应用多重网格技术,求得了指数率非牛顿流体线接触热弹流润滑的数值解,分析了油膜压力、厚度和温度等随流变指数、速度参数、滑滚比及载荷参数的变化关系,并与相同工况下的等温解进行了比较。结果表明,随着流变指数的增加,油膜厚度和温度、入口处的当量粘度、最小膜厚、中心膜厚和最大温升均增大,而油膜压力和摩擦因数的变化较小。指数率流体弹流润滑问题的热效应不可忽略;与压缩功项相比,油膜能量方程中的热耗散项对温度的影响最大。同时,无量纲速度参数、滑滚比和载荷参数等均影响热弹流润滑特性。     

表面波纹度对超大滑滚比条件下线接触热弹流润滑的影响

采用数值分析方法研究超大滑滚比(2.0≤S≤∞)条件下表面波纹度对线接触热弹流润滑(EHL)的影响。分析在不同滑滚比条件下的表面波纹度的变形情况,研究表面速度和载荷对零卷吸工况下的油膜厚度、压力和温度分布的影响。结果表明,在大滑滚比条件下下,表面波纹度的变形随滑滚比的增加而减小;油膜凹陷深度和压力峰高度随表面速度降低而增加外,温升随表面速度增加而增加。     

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。     

机械结合面微观接触弹流润滑数值分析

结合传统点接触润滑问题和分形接触理论,将与表面形貌相关的微观参数引入部分膜弹流润滑问题,建立了机械结合面在润滑状态下的微观弹流分形点接触分析模型。对该模型进行无量纲化处理后,将其中的Reynolds方程、膜厚方程和载荷平衡方程分别采用有限差分法和二重积分的九点Simpson方法在求解域网格上进行离散,然后分别采用多重网格法和多重网格积分法计算得到润滑油膜压力和油膜厚度的三维分布。从计算结果可得,当微观接触表面具有一定粗糙度时,在出现油膜压力峰位置附近会出现油膜收缩。     

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.     

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.     

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。