高速水润滑动压螺旋槽轴承减阻方法研究
发布时间：2020-12-17 12:22
水润滑动压螺旋槽轴承具有刚度高、稳定性好、承载能力大、粘-温特性好和无污染等技术优势,在水力机械、机床主轴等领域有着广阔的应用前景。随着水润滑动压螺旋槽轴承的高速化,其摩擦功耗明显增大,因此,有必要对高速水润滑螺旋槽轴承的减阻方法开展研究。本文的主要研究工作如下:（1）采用表面织构技术作为高速水润滑动压螺旋槽轴承的减阻方法,研究表面织构参数对轴承摩擦扭矩和承载力的影响,完成高速水润滑动压螺旋槽轴承减阻表面织构参数设计。（2）建立高速水润滑动压螺旋槽轴承润滑模型,借助流体仿真软件Fluent求解紊流状态下轴承的摩擦阻力和承载力;（3）建立单凹坑微元润滑模型,计算分析单凹坑的减阻特性,揭示凹坑型织构的减阻机理。（4）建立表面织构化的动压螺旋槽轴承润滑模型,系统的研究表面织构参数的减阻特性及承载特性;研究不同轴承转速和水膜厚度下表面织构参数的减阻特性,分析工况参数对最佳织构参数的影响;确定最佳减阻织构参数,完成高速水润滑螺旋槽轴承的减阻设计。（5）初步研究了变深度织构的减阻性能和减阻机理。研究结果表明:凹坑内逆流向旋涡的形成是凹坑减阻的主要原因;表面织构半径、深度、面积比等都是影响其减阻效果...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高速水润滑动压螺旋槽推力轴承结构示意图
岢泄ぷ餍阅堋⒀映ぶ岢泄ぷ魇倜??哂兄匾?庖濉Ｍ?1.1 高速水润滑动压螺旋槽推力轴承结构示意图1.2 国内外研究现状由于高速水润滑动压螺旋槽轴承的概念是最新提出的，尚处于理论研究阶段，与其减阻研究相关的报道鲜有见到。但降低轴承摩擦阻力、减小摩擦功耗是各种水润滑轴承的共同设计目标。当前水润滑轴承减阻的方法主要有三种：改变轴承材料[8-17]，改变轴承表面微观形貌，改变润滑介质。本文采用改变轴承微观形貌的方法实现轴承减阻。传统摩擦学理论认为，摩擦副表面越光滑，则其减摩性能越好。但大量的理论研究和工程实践都表明，摩擦副表面并非越光滑越好，具有一定表面粗糙度或表面形貌的摩擦副表面与光滑表面相比更有利于润滑膜的形成，从而减小摩擦副表面的摩擦和磨损[20]。目前在各种油、水润滑的轴承中，常用的减阻微形貌主要包括沟槽、小肋、凹坑、凸起等[18]，这些微形貌统称为表面织构。
表面织构的存在为两平行表面提供有规律的收敛间隙。如图1.3 所示，当润滑剂由摩擦副表面进入微凹坑区域时，在收敛间隙处会产生正的润滑膜压力，而在发散间隙处压力会有所降低，微凹坑区域内产生不对称的压力分布，使润滑膜具有一定的承载力[21]． 同时，表面织构上的每一个微凹坑相当于一个微小流体动压润滑轴承，可以产生附加动压润滑效应，促使摩擦副表面形成流体动压润滑，进而提高表面的整体润滑性能。苏华、林起崟[22,23]等通过数值分析的方法研究了表面织构布置对径向滑动轴承静特性的影响，结果都验证了布置于滑动轴承压力上升区的表面织构的的动压效应是提升轴承承载力的主要原因，处于轴承压力下降区的表面织构的储油作用是降低轴承摩擦力的原因。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面织构流体动压润滑性能的研究进展[J]. 汤勇,唐恒,万珍平,袁伟,陆龙生,李宗涛. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[2]基于CFD的沟槽-织构复合型滑动轴承性能分析[J]. 苏华,余志雄. 润滑与密封. 2017(07)
[3]不同工作参数下水轴承的空化程度及微形貌特征对减阻效果的影响[J]. 蒋红琰,陈家俊. 表面技术. 2016(11)
[4]高速精密水润滑电主轴关键技术研究进展[J]. 蒋书运,张少文. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[5]表面织构对水润滑径向滑动轴承湍流特性的影响[J]. 彭龙龙,汪久根,彭娟娟,洪玉芳. 润滑与密封. 2016(02)
[6]圆柱形微凹坑排布形式对织构表面摩擦性能的影响[J]. 王洪涛,朱华. 摩擦学学报. 2014(04)
[7]部分表面凹槽织构动压润滑性能的CFD分析[J]. 赵运才,韩雷. 中国表面工程. 2013(06)
[8]织构滑移表面对滑块轴承摩擦学性能的影响[J]. 林起崟,魏正英,王宁,陈渭. 华南理工大学学报(自然科学版). 2013(03)
[9]水润滑高速主轴轴承研究综述[J]. 陈渭,范洪杰,吴连军. 中国工程科学. 2013(01)
[10]水润滑轴承研究进展[J]. 段海涛,王学美,吴伊敏,李健. 润滑与密封. 2012(09)
博士论文
[1]表面织构对牙轮钻头滑动轴承润滑减磨的机理研究[D]. 钟林.西南石油大学 2016
[2]水润滑轴承电主轴转子动力学特性分析[D]. 冯慧慧.东南大学 2016
[3]摩擦副表面微凹槽织构相关摩擦学理论及试验研究[D]. 纪敬虎.江苏大学 2012
[4]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
[5]水润滑轴承数值仿真及其材料摩擦学性能研究[D]. 段海涛.机械科学研究总院 2011
[6]基于粘度可控水基润滑液的高速陶瓷滑动轴承主轴设计[D]. 刘峰.天津大学 2010
[7]织构化表面的润滑计算模型及减摩特性研究[D]. 马晨波.中国矿业大学 2010
[8]水润滑塑料合金轴承润滑机理及设计研究[D]. 彭晋民.重庆大学 2003
硕士论文
[1]高速螺旋槽推力轴承紊态空化流热动压润滑静特性研究[D]. 刘翔.东南大学 2017
[2]水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究[D]. 郭国凡.集美大学 2016
[3]基于微细加工表面织构的滑动轴承润滑特性研究[D]. 冀承成.哈尔滨工业大学 2015
[4]螺旋槽动压推力轴承动态特性分析及参数优化[D]. 马向伟.山东大学 2014
[5]织构化表面的润滑特性及推力轴承应用研究[D]. 朱敏.武汉理工大学 2013
[6]表面微结构减阻的机理研究与优化设计[D]. 周正阳.上海交通大学 2013
[7]滑动轴承非光滑表面设计的理论和制造方法[D]. 刘宏鹏.沈阳理工大学 2013
[8]水下条纹沟槽表面减阻特性研究[D]. 王柯.西北工业大学 2006
本文编号：2922033
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高速水润滑动压螺旋槽推力轴承结构示意图
岢泄ぷ餍阅堋⒀映ぶ岢泄ぷ魇倜??哂兄匾?庖濉Ｍ?1.1 高速水润滑动压螺旋槽推力轴承结构示意图1.2 国内外研究现状由于高速水润滑动压螺旋槽轴承的概念是最新提出的，尚处于理论研究阶段，与其减阻研究相关的报道鲜有见到。但降低轴承摩擦阻力、减小摩擦功耗是各种水润滑轴承的共同设计目标。当前水润滑轴承减阻的方法主要有三种：改变轴承材料[8-17]，改变轴承表面微观形貌，改变润滑介质。本文采用改变轴承微观形貌的方法实现轴承减阻。传统摩擦学理论认为，摩擦副表面越光滑，则其减摩性能越好。但大量的理论研究和工程实践都表明，摩擦副表面并非越光滑越好，具有一定表面粗糙度或表面形貌的摩擦副表面与光滑表面相比更有利于润滑膜的形成，从而减小摩擦副表面的摩擦和磨损[20]。目前在各种油、水润滑的轴承中，常用的减阻微形貌主要包括沟槽、小肋、凹坑、凸起等[18]，这些微形貌统称为表面织构。
表面织构的存在为两平行表面提供有规律的收敛间隙。如图1.3 所示，当润滑剂由摩擦副表面进入微凹坑区域时，在收敛间隙处会产生正的润滑膜压力，而在发散间隙处压力会有所降低，微凹坑区域内产生不对称的压力分布，使润滑膜具有一定的承载力[21]． 同时，表面织构上的每一个微凹坑相当于一个微小流体动压润滑轴承，可以产生附加动压润滑效应，促使摩擦副表面形成流体动压润滑，进而提高表面的整体润滑性能。苏华、林起崟[22,23]等通过数值分析的方法研究了表面织构布置对径向滑动轴承静特性的影响，结果都验证了布置于滑动轴承压力上升区的表面织构的的动压效应是提升轴承承载力的主要原因，处于轴承压力下降区的表面织构的储油作用是降低轴承摩擦力的原因。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面织构流体动压润滑性能的研究进展[J]. 汤勇,唐恒,万珍平,袁伟,陆龙生,李宗涛. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[2]基于CFD的沟槽-织构复合型滑动轴承性能分析[J]. 苏华,余志雄. 润滑与密封. 2017(07)
[3]不同工作参数下水轴承的空化程度及微形貌特征对减阻效果的影响[J]. 蒋红琰,陈家俊. 表面技术. 2016(11)
[4]高速精密水润滑电主轴关键技术研究进展[J]. 蒋书运,张少文. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[5]表面织构对水润滑径向滑动轴承湍流特性的影响[J]. 彭龙龙,汪久根,彭娟娟,洪玉芳. 润滑与密封. 2016(02)
[6]圆柱形微凹坑排布形式对织构表面摩擦性能的影响[J]. 王洪涛,朱华. 摩擦学学报. 2014(04)
[7]部分表面凹槽织构动压润滑性能的CFD分析[J]. 赵运才,韩雷. 中国表面工程. 2013(06)
[8]织构滑移表面对滑块轴承摩擦学性能的影响[J]. 林起崟,魏正英,王宁,陈渭. 华南理工大学学报(自然科学版). 2013(03)
[9]水润滑高速主轴轴承研究综述[J]. 陈渭,范洪杰,吴连军. 中国工程科学. 2013(01)
[10]水润滑轴承研究进展[J]. 段海涛,王学美,吴伊敏,李健. 润滑与密封. 2012(09)
博士论文
[1]表面织构对牙轮钻头滑动轴承润滑减磨的机理研究[D]. 钟林.西南石油大学 2016
[2]水润滑轴承电主轴转子动力学特性分析[D]. 冯慧慧.东南大学 2016
[3]摩擦副表面微凹槽织构相关摩擦学理论及试验研究[D]. 纪敬虎.江苏大学 2012
[4]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
[5]水润滑轴承数值仿真及其材料摩擦学性能研究[D]. 段海涛.机械科学研究总院 2011
[6]基于粘度可控水基润滑液的高速陶瓷滑动轴承主轴设计[D]. 刘峰.天津大学 2010
[7]织构化表面的润滑计算模型及减摩特性研究[D]. 马晨波.中国矿业大学 2010
[8]水润滑塑料合金轴承润滑机理及设计研究[D]. 彭晋民.重庆大学 2003
硕士论文
[1]高速螺旋槽推力轴承紊态空化流热动压润滑静特性研究[D]. 刘翔.东南大学 2017
[2]水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究[D]. 郭国凡.集美大学 2016
[3]基于微细加工表面织构的滑动轴承润滑特性研究[D]. 冀承成.哈尔滨工业大学 2015
[4]螺旋槽动压推力轴承动态特性分析及参数优化[D]. 马向伟.山东大学 2014
[5]织构化表面的润滑特性及推力轴承应用研究[D]. 朱敏.武汉理工大学 2013
[6]表面微结构减阻的机理研究与优化设计[D]. 周正阳.上海交通大学 2013
[7]滑动轴承非光滑表面设计的理论和制造方法[D]. 刘宏鹏.沈阳理工大学 2013
[8]水下条纹沟槽表面减阻特性研究[D]. 王柯.西北工业大学 2006
本文编号：2922033
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