考虑气穴和表面形貌的径向滑动轴承特性研究

发布时间：2020-07-10 14:30

【摘要】：随着人们对滑动轴承的深入研究,考虑的因素也越来越多,其中气穴和表面粗糙度是影响轴承的重要因素。在冲击、压力变化的场合,润滑油容易形成微小的气泡从而形成气穴。在重载的场合,由于油膜厚度很薄,有时会与表面粗糙度在同一量级上,容易形成混合摩擦,增大轴承摩擦磨损。因此综合考虑两种因素的对轴承的影响更加接近实际工况下的油膜特征。论文研究对象为动压径向滑动轴承和动静压径向滑动轴承,首先将气油两相流黏度模型和密度模型引入Reynolds方程,推导得到变密度、变粘度的气穴Reynolds方程。随后引入高斯分布,以随机粗糙模型为基础建立了计入粗糙表面影响的径向滑动轴承特性模型。又以安琦气油两相流试验研究得出的结论,油膜厚度对气油两相流流变特性不产生影响,将考虑气穴的Reynolds方程和考虑表面粗糙度的Reynolds方程叠加,得到考虑气穴和表面粗糙度两种因素的Reynolds方程。由于动压径向滑动轴承结构单一,因此选用有限差分法进行求解,对于具有深浅腔的动静压径向滑动轴承则使用有限元法进行求解,得到考虑气穴和表面粗糙度因素下油膜的静、动特性参数以及稳定性参数的变化规律。为验证考虑表面粗糙度因素的理论结果,论文以摩擦磨损试验机为平台,设计制造不同粗糙度的滑动摩擦副试件,通过试验得到试件的摩擦力,进而与理论结果对比分析。结果分析表明,在低含气率下,气油两相流的密度随着含气率值的增大而减小,黏度随着含气率值的增大而增大。考虑气穴后,含气率值越大,油膜压力峰值越大,气穴对轴承静、动态特性参数影响较大。考虑表面粗糙度后,粗糙度对油膜厚度影响最大,粗糙度越大,油膜厚度越小,轴承易进入混合摩擦状态,致使润滑条件恶化,将对径向滑动轴安全运转产生重大影响。同时考虑气穴和表面粗糙度后,在大偏心率下,含气率值和粗糙度值越大,对轴承影响就越大。经过对滑动摩擦副进行试验得到不同粗糙度度下的摩擦力,发现试件的摩擦力随着粗糙度值的增大而增大,与理论变化规律吻合。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.31
【图文】：

图 2.1 纵向粗糙表面的滑动轴承示意图的雷诺方程：xHUzpHxzpHx 633圆周方向，z 为轴线方向， p 为压力，H 为实际 Hhx, zhx,z,s 光滑表面引起的油膜厚度，sh 为由粗糙表面的波糙度 0sh ，即表面为光滑。 为随机变量，当，则表明粗糙表面具有十分相似的粗糙高度分布相同的统计特征参数，例如期望值、标准差和方个润滑表面的数学期望值为零，对雷诺方程（2（2.19）：

图 2.2 随机粗糙度分布概率密度函数： 22221 xf xe算过程中，为计算简便，多采用近似多项式代替高斯分布[65]式近似分布： 32273235CxCf x ：C为粗糙度参数。求其标准差，可以得到高斯分布标准差 与多项式分布粗糙化关系式。 9323523227222CCxdxCxfxdxxCC

图 2.3 高斯分布与多项式分布曲线图产加工中，多采用表面粗糙度Ra表征加工表面中需要建立表面粗糙度Ra与粗糙度参数C的转 021/30.78902122221212130230222233222222222222CexxedxededxxedxExExxxxxx Ra 0 .789021C/3

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本文编号：2749044