磁流体润滑特性及其在轴承中的应用研究进展
发布时间：2021-01-20 13:34
论述了磁流体润滑性能的最新研究成果,主要涉及磁流体挤压薄膜润滑效应和磁流体润滑油膜特性理论探索,磁流体润滑性能与磁流变性能试验研究以及磁流体润滑性能数字仿真分析等,指出了目前研究的不足,介绍了磁流体应用于轴承润滑方面的试验研究,不仅集中于滑动轴承,还涉及润滑缺失严重的推力球轴承,其润滑效果明显。
【文章来源】：轴承. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
磁流体轴承结构示意图
轴承润滑性能在很大程度上取决于润滑油的黏度,研究表明,外部磁场会使纳米磁性颗粒形成链,磁流体黏度变大,从而使其承载能力增大,轴承润滑性能得到改善,有、无磁场作用下纳米磁性颗粒分布如图1所示。磁流体黏度会随外部磁场强度变化而变化,这就使得磁流体作为润滑剂时的摩擦因数可得到有效控制,因此,合理控制与监测磁流体黏度对于深化磁流体润滑研究有重要意义。基于此,文献[19]通过推导磁流体的黏度方程,分析了油膜温度、压力及磁场强度对磁流体黏度的影响,并给出了各变量的控制方程以及传递函数,进一步证明了磁场强度引起的磁流体黏度增量可以补偿温升带来的黏度衰减。实际工况变化是控制并监测磁流体黏度以改变摩擦因数的原因,而其理论上忽视了工况因素,仅考虑了外部因素。文献[20]从理论上讨论了偶应力参数、磁力系数和磁流体油膜压力、承载能力以及偏位角之间的关系,磁流体轴承结构示意图如图2所示,该研究较侧重于滑动轴承。与前文研究不同,文献[21]通过建立滑动轴承磁流体弹流润滑模型,考虑了工况参数对磁流体油膜压力及厚度的影响,但在面接触滑动摩擦中引入弹流润滑模型较少,一般流体润滑模型在点、线接触的滚动轴承中应用较多。磁流体在磁场作用下,纳米磁颗粒会产生布朗扩散现象,使磁颗粒悬浮的同时导致磁流体油膜厚度不均匀。文献[22]根据扩散方程,结合磁流体中的凝结相变,从理论上研究了在磁场梯度和剪切流作用下,传质过程对磁性流体体积磁力和黏滞摩擦的影响。该理论模型基于磁性流体中的扩散运动到凝结相变,结合了电磁学和流体力学。
摩擦学试验方法的创新使得对磁流体润滑性能的研究更加丰富,文献[23]采用球-3板[24]摩擦试验模型,对磁流体的摩擦学性能进行了测试,其模型原理如图3所示,钢球与3块PTFE板互成均匀夹角接触,PTFE板表面因下方固定有磁铁而形成稳定的磁流体润滑油膜,磁体与水平线成45°夹角,在钢球上施加载荷FN和转速Ω,根据摩擦副表面的磨痕和摩擦因数等参数,测试磁流体的润滑性能,该模型已经发展为摩擦学试验领域的通用模型。磁场作用下的磁流体具有良好的润滑性能,然而影响磁流体润滑性能的因素很多。文献[25]通过研究有无外加磁场下的磁流体润滑性能验证了前人的观点,其进一步研究发现,纳米磁颗粒浓度的影响大于颗粒尺寸的影响,该研究为实际应用中磁流体的配比提供了参考。摩擦副中2个接触体在外力作用下将产生微动摩擦磨损,随着磨损的聚积,轴承损坏,导致机器停机。已有研究报道过干摩擦下磁场对微动摩擦磨损有影响,涉及材料摩擦学范畴,在此基础上,文献[26]采用球-盘点接触摩擦试验模型,研究了磁场对磁流体润滑下的轴承钢微动磨损的影响,不同磁感应强度下圆盘试样的光学显微镜表面图像和三维表面形貌如图4所示,由图可知,磨损随磁感应强度增大而增大,但磁流体对磁场有饱和磁化的情况,当磁感应强度增加到一定值时,之后的磨损应该变化不大,但该研究没有体现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑离心挤压的磁流变离合器传动性能研究[J]. 苏德发,袁发鹏. 机械设计与制造. 2018(04)
[2]考虑应力偶效应的非牛顿磁流体轴承润滑性能分析[J]. 陈超,张宏. 机械传动. 2017(12)
[3]基于CFD的磁流体轴承润滑膜特性分析[J]. 李婷,马吉恩,章禹,方攸同. 中国机械工程. 2016(07)
[4]磁流体轴承的磁场与润滑特性分析研究[J]. 徐咏梅,李婷,李银银,马吉恩,方攸同. 机电工程. 2016(03)
[5]微循环表面网状形态对其润滑特性影响的研究[J]. 卢艳,刘佐民. 摩擦学学报. 2013(04)
[6]磁流体轴承的ANSYS仿真及偏心性能分析[J]. 金帅,马吉恩,李兴林,印欣,方攸同. 轴承. 2013(02)
[7]磁流体润滑机床主轴滑动轴承弹流润滑分析[J]. 史修江,王优强. 润滑与密封. 2012(10)
博士论文
[1]滑动表面微循环仿生润滑效应及局域失效机理研究[D]. 卢艳.武汉理工大学 2013
本文编号：2989138
【文章来源】：轴承. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
磁流体轴承结构示意图
轴承润滑性能在很大程度上取决于润滑油的黏度,研究表明,外部磁场会使纳米磁性颗粒形成链,磁流体黏度变大,从而使其承载能力增大,轴承润滑性能得到改善,有、无磁场作用下纳米磁性颗粒分布如图1所示。磁流体黏度会随外部磁场强度变化而变化,这就使得磁流体作为润滑剂时的摩擦因数可得到有效控制,因此,合理控制与监测磁流体黏度对于深化磁流体润滑研究有重要意义。基于此,文献[19]通过推导磁流体的黏度方程,分析了油膜温度、压力及磁场强度对磁流体黏度的影响,并给出了各变量的控制方程以及传递函数,进一步证明了磁场强度引起的磁流体黏度增量可以补偿温升带来的黏度衰减。实际工况变化是控制并监测磁流体黏度以改变摩擦因数的原因,而其理论上忽视了工况因素,仅考虑了外部因素。文献[20]从理论上讨论了偶应力参数、磁力系数和磁流体油膜压力、承载能力以及偏位角之间的关系,磁流体轴承结构示意图如图2所示,该研究较侧重于滑动轴承。与前文研究不同,文献[21]通过建立滑动轴承磁流体弹流润滑模型,考虑了工况参数对磁流体油膜压力及厚度的影响,但在面接触滑动摩擦中引入弹流润滑模型较少,一般流体润滑模型在点、线接触的滚动轴承中应用较多。磁流体在磁场作用下,纳米磁颗粒会产生布朗扩散现象,使磁颗粒悬浮的同时导致磁流体油膜厚度不均匀。文献[22]根据扩散方程,结合磁流体中的凝结相变,从理论上研究了在磁场梯度和剪切流作用下,传质过程对磁性流体体积磁力和黏滞摩擦的影响。该理论模型基于磁性流体中的扩散运动到凝结相变,结合了电磁学和流体力学。
摩擦学试验方法的创新使得对磁流体润滑性能的研究更加丰富,文献[23]采用球-3板[24]摩擦试验模型,对磁流体的摩擦学性能进行了测试,其模型原理如图3所示,钢球与3块PTFE板互成均匀夹角接触,PTFE板表面因下方固定有磁铁而形成稳定的磁流体润滑油膜,磁体与水平线成45°夹角,在钢球上施加载荷FN和转速Ω,根据摩擦副表面的磨痕和摩擦因数等参数,测试磁流体的润滑性能,该模型已经发展为摩擦学试验领域的通用模型。磁场作用下的磁流体具有良好的润滑性能,然而影响磁流体润滑性能的因素很多。文献[25]通过研究有无外加磁场下的磁流体润滑性能验证了前人的观点,其进一步研究发现,纳米磁颗粒浓度的影响大于颗粒尺寸的影响,该研究为实际应用中磁流体的配比提供了参考。摩擦副中2个接触体在外力作用下将产生微动摩擦磨损,随着磨损的聚积,轴承损坏,导致机器停机。已有研究报道过干摩擦下磁场对微动摩擦磨损有影响,涉及材料摩擦学范畴,在此基础上,文献[26]采用球-盘点接触摩擦试验模型,研究了磁场对磁流体润滑下的轴承钢微动磨损的影响,不同磁感应强度下圆盘试样的光学显微镜表面图像和三维表面形貌如图4所示,由图可知,磨损随磁感应强度增大而增大,但磁流体对磁场有饱和磁化的情况,当磁感应强度增加到一定值时,之后的磨损应该变化不大,但该研究没有体现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑离心挤压的磁流变离合器传动性能研究[J]. 苏德发,袁发鹏. 机械设计与制造. 2018(04)
[2]考虑应力偶效应的非牛顿磁流体轴承润滑性能分析[J]. 陈超,张宏. 机械传动. 2017(12)
[3]基于CFD的磁流体轴承润滑膜特性分析[J]. 李婷,马吉恩,章禹,方攸同. 中国机械工程. 2016(07)
[4]磁流体轴承的磁场与润滑特性分析研究[J]. 徐咏梅,李婷,李银银,马吉恩,方攸同. 机电工程. 2016(03)
[5]微循环表面网状形态对其润滑特性影响的研究[J]. 卢艳,刘佐民. 摩擦学学报. 2013(04)
[6]磁流体轴承的ANSYS仿真及偏心性能分析[J]. 金帅,马吉恩,李兴林,印欣,方攸同. 轴承. 2013(02)
[7]磁流体润滑机床主轴滑动轴承弹流润滑分析[J]. 史修江,王优强. 润滑与密封. 2012(10)
博士论文
[1]滑动表面微循环仿生润滑效应及局域失效机理研究[D]. 卢艳.武汉理工大学 2013
本文编号：2989138
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