滑动轴承弹性变形的耦合算法研究

采用一种新型的耦合算法 ,将差分法和有限元法综合应用于数值求解滑动轴承油膜压力分布和弹性变形分布的问题。该算法与其它算法相比更为科学、合理 ,同时具有收敛快、精度高的特点。通过对一个具体轴承计算研究 ,分析了弹性变形对轴承无量纲承载能力、偏位角、无量纲摩擦力、无量纲耗油量等性能的影响。     

轴承弹性变形对动载滑动轴承润滑状况影响的分析

本文讨论了等温弹性流体动力润滑方程的求解方法和动载滑动轴承弹性变形对润滑油膜的影响，分析表明该方法是求取轴心轨迹和对轴承润滑状况预测的较合理方法。     

表面织构对滑动轴承润滑性能的影响

以给定载荷和转速的滑动轴承为对象,基于统一Reynolds方程法建立润滑分析模型,研究几种分布形式的表面织构对润滑性能的影响。数值计算结果显示:织构分布对轴承偏心率和最小厚度影响显著,合理的部分分布织构明显改善轴承的润滑性能;存在最佳织构深度使得不同分布的织构润滑效果最优;矩形凹槽、矩形凹坑、圆形凹坑的织构分布中,矩形凹槽润滑效果最好;沿圆周方向单列矩形凹槽的润滑效果优于多列矩形凹坑;表面织构在高速、轻载时改善润滑的效果明显。     

轴瓦变形计算模型对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜问题和实际轴承安装过程中部分轴承悬置在曲轴箱,建立发动机主轴承全约束和局部约束模型,综合考虑实际轴瓦与轴承机座之间关系,建立全约束和安装接触2种工况,采用变形矩阵法计算轴瓦的径向变形量,考虑到有限元网格和有限差分网格密度不一致,采用二维插值法将各节点的径向变形量代入到对应的有限差分网格节点上,分析弹性变形对滑动轴承润滑性能参数的影响。结果表明,考虑轴瓦弹性变后轴承最大油膜压力有所减小,最小油膜厚度增幅较小;随着偏心率增加,计及弹性变形的轴承端泄流量、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,计及弹性变形的油膜压力、端泄流量、承载力、工作力矩均减小。     

EMP径向滑动轴承弹性变形的有限元求解

轴瓦材料的特殊性使弹性金属塑料瓦（ＥＭＰ）径向滑动轴承的热弹变形远大于普通金属瓦轴承,本文着重分析其弹性为形对轴承润滑特性的影响。并对采用三维有限元法和Ｗｉｎｋｅｒ假设方法计算得出的轴瓦弹性变形进行了比较。给出了ＥＭＰ径向滑动轴承弹性变形分析研究的一个实例,对其润滑特性进行了初步分析。     

微沟槽表面的滑动轴承性能分析

分析了微沟槽表面滑动轴承的润滑性能 ,计算结果表明 ,微沟槽表面轴承的压力分布与光滑表面轴承有着显著不同。轴承表面油槽中的油在油润滑时能防止轴承表面的胶合失效 ,而且这种轴承衬表面层的应力分布与光滑表面轴承也有显著不同。     

滑动轴承外径面表面粗糙度的数值模拟与分析

基于滑动轴承外径面表面粗糙度对其过盈配合的性质会产生一定影响的假设,提出了一种通过自底向上建模的方式和APDL语言编程构造出符合Gauss分布的表面形貌三维模型的新方法,其利用轮廓算术平均偏差和标准差的关系,以及Gauss随机数生成函数模拟了滑动轴承外径面的表面粗糙度,对计入和不计入其表面粗糙度的滑动轴承过盈配合进行了仿真分析,结果表明:滑动轴承外径面的表面粗糙度在一定程度上影响着滑动轴承过盈配合的性质。     

漆膜影响下滑动轴承性能分析

漆膜是润滑油中一种化学反应的产物。为了分析漆膜对滑动轴承性能的影响,将漆膜简化为轴承承载区内的突起状矩形积垢物,在Reynolds方程基础上,通过修改轴承间隙函数及其对角度的偏导数来考虑不规则间隙影响,应用有限差分法建立含漆膜滑动轴承性能计算模型,分析含漆膜轴承和无漆膜轴承内压力分布、油膜厚度、轴颈中心位置、温升等特性。结果表明,含漆膜轴承承载区内同时存在漆膜引起的台阶流动和轴承收敛间隙引起的挤压流动效应,台阶流效应改变了滑动轴承油膜压力分布特性和轴承承载特性,导致轴颈平衡位置发生改变;漆膜越厚,偏心率和偏位角越小;出现漆膜后,轴承最小油膜厚度减小,最大油膜压力增大,承载能力减小,润滑油温升增大,对轴承安全运行将产生不利影响;漆膜张角较小时,最小间隙附近台阶流动形成的动压效应明显,容易形成局部高压和高温,漆膜张角增大到一定程度后,漆膜对轴承性能的影响趋于平缓。     

线切割一体化滑动轴承的静态性能研究

提出一种新型线切割一体化径向滑动轴承,该轴承瓦块在载荷的作用下能够围绕轴承座上的固定支点作微小弹性变形和摆动,具有可倾瓦轴承的特点。根据润滑理论,建立该新型线切割一体化径向滑动轴承的数学模型;采用Fortran与Ansys混合编程的方式,编制线切割一体化径向滑动轴承的动力学性能计算程序;考虑支座变形和瓦块变形的影响,考察偏心率、轴颈转速和支点几何尺寸对轴承单瓦块静态性能的影响。结果表明:轴承轴瓦受到的负载和最大压力随转速和偏心率的增大而增大,随支撑高度的增大而变小;轴瓦支点和半径方向的变形随转速和偏心率的增大而增大,其对轴承性能的影响不能忽略。     

表面织构对水润滑径向滑动轴承湍流特性的影响

基于湍流理论,采用RNG k-ε湍流模型,研究水润滑径向滑动轴承轴瓦表面加工织构凹坑对轴承水膜压力、承载能力和湍流特性的影响,比较织构形状、分布位置、多尺度以及尺寸参数对轴承润滑性能的影响。结果表明:复杂形状织构加剧了水膜的湍流流动,导致更大的湍流动能,提高了水膜压力和承载力;织构棱边、尖角越多,越易形成二次涡;轴承收敛楔形入口处织构降低轴承承载能力,出口处织构提高承载力,且越靠近出口提升效果越明显;织构轴向尺寸与周向尺寸之比对轴承承载能力影响明显,并且存在最佳比值。     

界面滑移对圆柱形凹坑织构滑动轴承摩擦力的影响

为研究不同的滑移情况对圆柱形凹坑织构滑动轴承摩擦力的影响,建立含有圆柱形凹坑织构的滑动轴承在不同界面滑移状态下的摩擦力计算模型,探究影响织构化滑动轴承摩擦力的参数,并借助ANSYS分析不同滑移情况下界面滑移对圆柱形凹坑织构滑动轴承摩擦力的影响规律。结果表明:织构化滑动轴承的摩擦力主要是由轴颈线速度、油膜滑移比、轴承的进出油口压力、织构处油膜压力、织构深度、油膜厚度和承载力决定;不同滑移情况下织构模型的摩擦力均小于无织构模型;且在上下表面均滑移时,圆柱形凹坑织构在出口位置时表现出最优的承载和减摩效果;适当地增加圆柱形凹坑织构的深度可以改善模型的摩擦性能,但是过深的凹坑织构并不能发挥出其性能。     

径向滑动轴承过盈装配变形的研究

利用ANSYS软件对滑动轴承在过盈装配和油膜压力与温度的作用下轴承套产生的几何变形进行了模拟仿真.以锡青铜材料为例, 分析了油膜温度和压力、轴承过盈量、轴承厚度、轴承座厚度对轴承变形的影响.结果表明:油膜温度对轴承的变形影响较大, 设计时应该考虑;考虑油膜温度和压力作用时,轴承套的变形随着轴承套厚度的增加而增大;但轴承座的厚度和过盈量对此变形影响很小,可以忽略.     

若干参数对内燃机曲柄滑动轴承润滑特性的影响

将JFO边界条件引入曲柄滑动轴承的数值模拟计算过程，在成功求解Reynolds方程的基础上，选择一具体的内燃机曲柄滑动轴承进行了深入研究，探讨了若干因素对内燃机曲柄滑动轴承性能的影响。结果表明：采用JFO边界条件得出的轴心轨迹曲线与采用雷诺边界条件求出的轨迹曲线在形状上十分相似，油膜厚度的变化曲线与载荷的变化过程是一致的，说明将JFO边界条件应用于曲柄滑动轴承的研究是完全可行的。     

考虑气穴影响的径向滑动轴承性能研究

建立计入气穴影响的径向滑动轴承的数学模型,以转速、偏心率和长径比为变量,利用FLUENT软件对径向滑动轴承进行仿真,分析油膜的承载力、偏位角、黏性阻力和温度的变化规律。计算结果表明:随转速、偏心率和长径比的增加,轴承最大压力、承载力、最高温度、气相体积分数和黏性阻力增大,而偏位角减少;气穴起始位置随偏心率的增大而前移,这为在实验中观察气穴位置提供参考;偏心率对油膜最大压力的影响大于转速,偏心率越大,油膜最大压力越大;气穴对轴承油膜承载特性有很大影响,结合实验中的油膜破裂现象,认为考虑气穴更为符合实际情况。     

关于压力容器壳体上存在凹坑缺陷评定方法的探讨

压力容器壳体上因为多种原因而形成凹坑缺陷,影响压力容器的正常工作及寿命,对凹坑缺陷的正确评定,可以避免事件的发生,节省费用。作者结合工作体会,对凹坑缺陷的评定方法进行了综合评价。     

耐磨损径向滑动轴承结构设计及数值模拟研究

在磁力泵滑动轴承的实际设计过程中,应该综合考虑润滑、冷却、防止颗粒划伤等因素,同时兼顾泵的效率要求。基于轴瓦内侧开设导流槽、轴瓦分布圆孔的设计思路,设计了11种不同结构的磁力泵径向滑动轴承,并对其进行有限元计算,分析了不同结构径向滑动轴承的力学性能,初步总结了导流槽及轴瓦圆孔在自润滑轴承设计中的应用规律。     

轴颈转速对滑动轴承油膜特性及轴瓦结构特性的影响

为了更加精确地分析高转速下内燃机轴承轴瓦的受力情况,明确不同轴颈转速对轴瓦的受力规律的影响,采用流-固顺序耦合的方法,在滑动轴承油膜的CFD分析模型的基础上,建立轴瓦的有限元分析模型,并基于该模型得到不同轴颈转速下油膜压力、承载力、油膜组分分布以及轴瓦应力、应变随轴颈转速的变化规律。研究结果表明：随着轴颈转速的增加,油膜的压力不断增大,轴瓦载荷不断增加,轴瓦应力、变形逐渐增大;油膜最大压强随轴颈转速的增加几乎呈线性增长,导致轴瓦的最大应力值及最大变形也几乎呈线性增大;随着轴颈转速的增加,润滑油入口附近,润滑油体积分数逐渐减小,油膜破碎区内,润滑油体积分数的梯度更加明显。     

表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响

为研究表面纹理对径向滑动轴承油膜承载能力的影响机制,利用不重叠区域分解法建立针对径向滑动轴承表面纹理润滑计算的有效方法,通过数值计算得到不同纹理分布模式和纹理几何参数条件下的轴承润滑油膜承载力。计算结果表明:合理的表面纹理分布模式和纹理几何尺寸对提高轴承油膜承载能力有一定作用。     

石墨含量对铜基滑动轴承材料摩擦特性影响的数值模拟

采用离散元软件建立了不同石墨含量铜基滑动轴承材料的数值模型,模拟了铜基复合材料与45#钢摩擦副的滑动摩擦过程,探究了石墨含量对铜基轴承材料的抗压强度和摩擦学行为的影响.结果表明:随着石墨含量的增多,材料的抗压强度持续降低;铜基石墨复合材料与45#钢滑动摩擦过程中会在45#钢表面附着转移石墨颗粒,转移石墨颗粒的形成可以有...     

表面改性对滑动轴承弹流润滑的影响

考虑滑移边界条件,建立了极限剪应力模型和线接触弹流润滑模型,推导了润滑剂界面滑移速度,并修正了流体润滑Reynolds方程,针对界面改性后滑动轴承的润滑状态进行了探究。首先,分析了对轴瓦和轴颈界面均进行改性处理后,轴承润滑状态在整个弹流润滑接触区的变化;其次,分别研究了仅对轴瓦或者轴颈做改性处理的影响;最后,探究了界面改性对轴承摩擦因数的影响,并讨论了摩擦因数随载荷、速度的变化。结果表明,在弹流润滑的条件下,同时对轴瓦和轴颈进行表面改性处理时,油膜会在入口区形成凹陷,在出口区形成坍塌;仅对轴颈界面进行改性处理时,油膜会在整个接触区形成凹陷,对应的压力也会随之增加;相反,仅对轴瓦界面进行改性处理时,油膜厚度减小,压力降低;表面改性处理后,摩擦因数降低,并随载荷、速度的增大而减小。