高速滑动轴承的界面滑移及空穴机理研究

发布时间：2021-08-03 04:20

　　滑动轴承在高速、超高速条件下,固液交界面上的剪应力会超过某个极限值而导致在固体表面发生滑移现象,同时润滑油膜极易破裂形成空穴。界面滑移和空穴现象的存在对滑动轴承的润滑性能具有重要影响,甚至可能导致润滑失效。因此,界面滑移和空穴特性的研究,对滑动轴承的高速发展具有重要意义。首先,建立了基于极限剪应力的周向和轴向二维滑移模型。为了在滑移模型中建立更为准确的周向和轴向剪应力关系,定义了剪应力夹角的概念。全面考虑了轴和轴瓦表面可能产生滑移的情况,分别研究了产生界面滑移的四种状态,给出了相应的滑移速度分布图,并分别推导了四种滑移状态的基本方程。对油膜完整区域与润滑油弹性模量的有关计算项进行了分析,建立了基于改进的Elrod算法的空穴计算模型,得到了求解油膜压力的优化算法。该算法将基于JFO边界条件的描述完整油膜区和空穴区的润滑方程进行了统一,使JFO边界条件更加精确的应用于轴承空穴理论的计算。基于二维滑移模型和改进的Elrod空穴算法,在四种滑移状态下分别推导出了考虑空穴效应的理论计算模型以及差分求解公式。考虑空穴效应的滑移计算模型既全面考虑了可能发生滑移的情况,又将Elrod算法中对完整油膜区... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：195 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 滑动轴承的研究现状
        1.2.1 流体润滑理论的基础
        1.2.2 滑动轴承结构的研究
    1.3 滑动轴承界面滑移研究
        1.3.1 界面滑移理论研究
        1.3.2 界面滑移实验研究
    1.4 滑动轴承空穴研究
        1.4.1 空穴机理理论研究
        1.4.2 空穴机理实验研究
    1.5 滑动轴承润滑机理中其它问题的研究
        1.5.1 表面粗糙度影响研究
        1.5.2 热效应影响研究
        1.5.3 非牛顿流体影响研究
        1.5.4 轴颈倾斜影响研究
        1.5.5 惯性力的影响研究
        1.5.6 紊流状态的轴承性能研究
    1.6 本文研究方法和主要内容
第2章 考虑界面滑移和空穴的螺旋油楔滑动轴承数学模型
    2.1 引言
    2.2 轴承模型
        2.2.1 轴承结构
        2.2.2 油膜厚度方程
    2.3 滑动轴承二维问题的滑移模型
        2.3.1 基本控制方程
        2.3.2 速度边界条件
        2.3.3 极限剪应力数值和系数的确定
        2.3.4 轴表面滑移的基本方程
        2.3.5 轴瓦表面滑移的基本方程
        2.3.6 轴瓦和轴表面都滑移的基本方程
        2.3.7 轴瓦和轴表面都不滑移的基本方程
    2.4 空穴模型
        2.4.1 空穴理论
        2.4.2 考虑空穴效应的控制方程
    2.5 考虑空穴和滑移理论的二维模型
        2.5.1 状态1的基本方程
        2.5.2 状态2的基本方程
        2.5.3 状态3的基本方程
        2.5.4 状态4的基本方程
    2.6 通用方程的求解
        2.6.1 网格划分与方程离散
        2.6.2 数值计算
    2.7 本章小结
第3章 滑动轴承二维流场的滑移机理的理论和实验研究
    3.1 引言
    3.2 滑移实验研究
        3.2.1 滑移实验的理论基础
        3.2.2 实验装置
        3.2.3 实验轴承的结构
        3.2.4 滑移实验原理
        3.2.5 润滑油粘度比较
        3.2.6 高粘度润滑介质条件下滑移现象分析
        3.2.7 低粘度润滑介质条件下滑移现象分析
    3.3 极限剪应力对滑移现象的影响研究
        3.3.1 不同结构轴承的初始极限剪应力比较
        3.3.2 极限剪应力对压力分布的影响
        3.3.3 极限剪应力对承载力的影响
        3.3.4 极限剪应力对摩擦阻力的影响
        3.3.5 极限剪应力对端泄量的影响
        3.3.6 极限剪应力对温升的影响
        3.3.7 极限剪应力对剪应力和滑移速度的影响
    3.4 滑动轴承二维问题的滑移现象研究
        3.4.1 界面滑移对承载力的影响
        3.4.2 界面滑移对摩擦阻力的影响
        3.4.3 界面滑移对端泄量的影响
        3.4.4 界面滑移对温升的影响
    3.5 组合滑移表面轴承的性能研究
        3.5.1 修正SLM模型的速度边界条件
        3.5.2 广义雷诺方程
        3.5.3 组合滑移表面轴承的压力分布和油膜破裂情况
        3.5.4 组合滑移表面轴承的承载力和偏位角
        3.5.5 组合滑移表面轴承的摩擦阻力、端泄量和温升
    3.6 本章小结
第4章 螺旋油楔滑动轴承空穴特性的理论和实验研究
    4.1 引言
    4.2 空穴特性的实验研究
        4.2.1 实验原理与设备
        4.2.2 高粘度润滑介质条件下3个油腔的空穴形状
        4.2.3 高粘度润滑介质条件下轴承空穴边界分析
        4.2.4 高粘度润滑介质条件下轴承空穴条数分析
        4.2.5 低粘度润滑介质条件下3个油腔的空穴形状
        4.2.6 低粘度润滑介质条件下轴承空穴边界分析
        4.2.7 高粘度和低粘度润滑介质条件下空穴特性的比较
        4.2.8 高粘度和低粘度润滑介质条件下端泄量的比较
    4.3 螺旋油楔滑动轴承油膜破裂情况的理论和实验比较
        4.3.1 不同转速和供油压力的高粘度润滑介质条件下油膜破裂情况
        4.3.2 不同转速和供油压力的低粘度润滑介质条件下油膜破裂情况
    4.4 本章小结
第5章 考虑空穴效应的螺旋油楔滑动轴承的滑移理论研究
    5.1 引言
    5.2 考虑界面滑移和空穴效应的动特性模型
    5.3 界面滑移和空穴效应对油膜压力和破裂情况的影响
    5.4 不同偏心率时界面滑移和空穴效应对轴承性能的影响
        5.4.1 偏心率对轴承静特性的影响
        5.4.2 偏心率对轴承动特性的影响
    5.5 不同螺旋角时界面滑移和空穴效应对轴承性能的影响
        5.5.1 螺旋角对轴承静特性的影响
        5.5.2 螺旋角对轴承动特性的影响
    5.6 不同供油压力时界面滑移和空穴效应对轴承性能的影响
        5.6.1 供油压力对轴承静特性的影响
        5.6.2 供油压力对轴承动特性的影响
    5.7 不同转速时界面滑移和空穴效应对轴承性能的影响
        5.7.1 转速对轴承静特性的影响
        5.7.2 转速对轴承动特性的影响
    5.8 本章小结
第6章 螺旋油楔滑动轴承热动力润滑的实验研究
    6.1 引言
    6.2 轴瓦内表面温度测量的实验研究
        6.2.1 实验装置
        6.2.2 测量温度是轴瓦内表面温度的实验验证
        6.2.3 高粘度润滑介质条件下轴瓦内表面温度
        6.2.4 低粘度润滑介质条件下轴瓦内表面温度
    6.3 平均温升测量的实验研究
    6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
外文论文
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]计入JFO边界条件的滑动轴承性能分析[J]. 李强,郑水英,刘淑莲.  机械强度. 2010(02)
[2]液体动静压电主轴关键技术综述[J]. 熊万里,阳雪兵,吕浪,袁巨龙.  机械工程学报. 2009(09)
[3]杂质颗粒对水润滑滑动轴承承载能力的影响[J]. 刘维超,刘宪伟.  润滑与密封. 2009(06)
[4]基于MATLAB的轴向开槽水润滑径向轴承性能分析[J]. 刘宇,刘正林,吴铸新,周建辉.  润滑与密封. 2009(04)
[5]新型高速铣床主轴水润滑动静压轴承结构及性能研究[J]. 戴攀,张亚宾,徐华.  润滑与密封. 2009(02)
[6]惯性和滑移对弹性金属塑料轴承的影响研究[J]. 范迅,刘宪伟.  中国机械工程. 2008(22)
[7]考虑轴颈倾斜的径向滑动轴承动态特性研究[J]. 贾小俊,范世东.  船海工程. 2008(05)
[8]水润滑高速动静压滑动轴承数值模拟[J]. 张杰,郭宏升,牛犇,焦让.  农业机械学报. 2008(06)
[9]热效应对粗糙表面倾斜轴颈轴承润滑性能的影响[J]. 孙军,邓玫,桂长林,符永红.  轴承. 2008(03)
[10]内反馈水润滑高速动静压轴承的应用[J]. 郭宏升,张杰,焦让,牛奔.  轴承. 2007(09)

博士论文
[1]螺旋油楔滑动轴承空穴特性的理论与实验研究[D]. 杨莹.山东大学 2010
[2]面向绿色开采的低粘度介质润滑理论及应用研究[D]. 刘宪伟.中国矿业大学（北京） 2008
[3]螺旋油楔滑动轴承润滑机理的理论与实验研究[D]. 陈淑江.山东大学 2007
[4]微纳米间隙流动的边界滑移及其流体动力学研究[D]. 马国军.大连理工大学 2007

硕士论文
[1]螺旋槽微极性液体润滑径向轴承动力特性与稳定性分析[D]. 韩清刚.华中科技大学 2004



本文编号：3318917