基于粗糙表面的球轴承混合润滑研究

发布时间：2017-09-03 07:15

  本文关键词：基于粗糙表面的球轴承混合润滑研究

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【摘要】：滚动轴承的承载能力、振动噪声、强度、可靠性及寿命等宏观性能除受其自身结构、工况、材料参数影响之外,润滑剂及表面加工质量引起的微观特性对其影响亦较为显著。目前,滚动轴承的设计及性能分析中大多忽略润滑油的影响,或通过采用经验公式计算摩擦系数以简化润滑油拖曳力的影响,但往往理论计算结果与实际值偏差较大,尤其在面向航空应用中难以准确描述考虑表面加工质量时轴承接触表面的润滑及摩擦特性。基于此,本文开展基于粗糙表面的球轴承混合润滑研究,分析不同粗糙度形貌下球体-滚道接触界面的润滑及摩擦特性,为减少摩擦磨损,提高轴承可靠性及寿命奠定一定的理论及工程基础。首先,将球体和内外圈滚道接触模型等效处理,建立了点接触热弹流润滑模型,采用多重网格法对长椭圆度热弹流问题进行了数值求解,且就载荷、速度和椭圆度对轴承润滑问题进行了讨论分析。再者,建立了基于表面粗糙形貌的接触副混合润滑模型,针对多重网格法难以求解混合润滑问题,本文采用渐进网格加密法(PMD)获得了结果稳定且收敛速度快的数值解,同时分析了粗糙度基本参数包括幅值、波长、纹理对润滑性能的影响,且讨论了环境粘度、径向载荷、转速对混合润滑性能的影响。最后,开展了混合润滑下摩擦系数的测试试验,利用三维形貌仪和摩擦磨损试验机开展了表面粗糙形貌测量和点接触球盘摩擦试验研究,测试了不同转速、不同载荷、不同表面粗糙度下接触表面的摩擦系数,分析了载荷、速度对摩擦系数的影响,且将试验值与仿真计算结果进行对比,验证了数值计算的正确性。
【关键词】：球轴承 混合润滑 表面粗糙形貌 渐进网格加密法 摩擦系数测试
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.33;TH117.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 选题背景与意义14-15
• 1.2 润滑理论的国内外研究现状15-19
• 1.2.1 光滑表面弹流润滑的国内外研究现状16
• 1.2.2 微弹流润滑的国内外发展现状16-17
• 1.2.3 混合润滑的国内外研究现状17-18
• 1.2.4 轴承润滑的国内外研究现状18
• 1.2.5 润滑数值计算算法的国内外研究现状18-19
• 1.3 本文的研究内容19-21
• 第二章 球轴承润滑理论基础21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 轴承的基本几何参数21-24
• 2.2.1 节圆直径与吻合度21-22
• 2.2.2 曲率与相对曲率22-24
• 2.3 轴承的基本运动参数24-26
• 2.4 润滑基本理论及数学模型26-31
• 2.4.1 点接触Hertz理论26-28
• 2.4.2 点接触的几何分析28-29
• 2.4.3 椭球体—盘模型的建立29-31
• 2.5 润滑数值计算方法31-36
• 2.5.1 弹流润滑数值计算方法—多重网格法32-34
• 2.5.2 混合润滑数值计算方法—渐进网格加密法(PMD)34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 基于粗糙表面的球轴承热弹流润滑数值研究37-59
• 3.1 引言37
• 3.2 表面粗糙度模型及弹流润滑参数37-40
• 3.2.1 表面粗糙度基本模型37-38
• 3.2.2 粗糙度形貌参数38-39
• 3.2.3 弹流粗糙度参数39-40
• 3.3 热弹流润滑模型的建立40-43
• 3.3.1 热弹流润滑的基本方程40-41
• 3.3.2 方程的量纲一化41-43
• 3.4 热弹流润滑的数值求解方法43-49
• 3.4.1 方程的离散化43-44
• 3.4.2 压力的求解44-46
• 3.4.3 膜厚的求解46
• 3.4.4 温度的求解46-49
• 3.5 球轴承的热弹流润滑算例分析49-58
• 3.5.1 光滑表面球轴承的热弹流润滑算例分析50-54
• 3.5.2 粗糙表面球轴承的微弹流润滑算例分析54-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第四章 基于粗糙表面的球轴承混合润滑数值研究59-75
• 4.1 前言59
• 4.2 混合润滑模型的建立59-63
• 4.2.1 混合润滑的基本方程59-61
• 4.2.2 方程的量纲一化及离散化61-63
• 4.3 粗糙度参数对球轴承混合润滑性能的影响分析63-69
• 4.3.1 粗糙纹理对润滑性能的影响分析64-66
• 4.3.2 粗糙度幅值对润滑性能的影响分析66-67
• 4.3.3 粗糙度波长对润滑性能的影响分析67-69
• 4.4 工况参数对球轴承混合润滑性能的影响分析69-72
• 4.4.1 环境粘度对混合润滑性能的影响分析69-71
• 4.4.2 径向载荷对混合润滑性能的影响分析71
• 4.4.3 转速对混合润滑性能的影响分析71-72
• 4.5 球体-内/外圈滚道混合润滑特性的对比分析72-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 点接触混合润滑的试验研究75-86
• 5.1 引言75
• 5.2 试验准备75-77
• 5.2.1 试验仪器75-76
• 5.2.2 试验件设计76
• 5.2.3 润滑油特性76-77
• 5.3 试验开展77-78
• 5.3.1 表面形貌测量试验步骤77
• 5.3.2 摩擦系数测量试验步骤77-78
• 5.4 试验数据处理与分析78-85
• 5.4.1 表面形貌数据处理78-80
• 5.4.2 载荷的影响分析80-82
• 5.4.3 转速的影响分析82-83
• 5.4.4 试验与理论结果对比分析83-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 论文的主要工作与总结86-87
• 6.2 进一步研究工作展望87-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-93
• 在学期间发表的论文93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：783588