贫油润滑下深沟球轴承的摩擦磨损研究

发布时间：2017-07-05 09:24

  本文关键词：贫油润滑下深沟球轴承的摩擦磨损研究

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【摘要】：深沟球轴承被广泛应用于航空装置和航空发动机中。在充分润滑下，深沟球轴承有较长的寿命。然而在高速运转的航空轴承中，容易出现贫油润滑现象，使得深沟球轴承的寿命缩短，且随着贫油程度的加剧，轴承部件间的摩擦磨损急剧增大导致轴承的寿命快速减小。鉴于此，贫油润滑下深沟球轴承的摩擦磨损研究显得尤为必要和迫切。本文针对该问题进行了相关研究，初步建立了贫油润滑下深沟球轴承摩擦磨损分析的方法与理论，为贫油润滑下深沟球轴承的寿命预测奠定基础。 首先，依据轴承的承载动力学、赫兹接触理论、润滑理论等基础理论确定了轴承油膜厚度的计算方法，推导了界定贫油润滑和充分润滑的油量的计算方法，得到了弹流润滑下和不同贫油润滑程度下摩擦系数的计算方法，并分析了转速和载荷对油膜厚度的影响以及转速、载荷和轴承的几何参数对无量纲入口距离、润滑油量和贫油润滑摩擦系数的影响。分析结果表明：载荷增大时，无量纲入口距离和油膜厚度减小，，润滑油量和摩擦系数增大；转速增大时，无量纲入口距离、油膜厚度和润滑油量增大，摩擦系数减小。随着贫油程度的加剧，摩擦系数增大。 其次，运用有限元软件Workbench分析了深沟球轴承的摩擦接触问题，得到了深沟球轴承的接触应力、变形量和滑移量的分布规律，并分析了载荷和摩擦系数对其的影响。研究结果表明：载荷增大，接触应力、变形量和相对滑移量增大；摩擦系数增大，接触应力、变形量和相对滑移量减小。虽然贫油润滑下深沟球轴承的摩擦系数增大，但其接触参数减小幅度较小，因此，赫兹接触理论也适用于贫油润滑下深沟球轴承的摩擦接触分析。 再次，根据轴承的承载动力学分别研究了深沟球轴承在充分润滑下和贫油润滑下磨损量的计算方法，并分析了转速、载荷、曲率系数、滚动体直径以及摩擦系数对滑动速度、磨程以及磨损量的影响。结果表明：载荷和曲率系数对滑动速度、磨程和磨损量的影响较大；而滚动体直径对滑动速度、磨程和磨损量的影响较小；转速对滑动速度的影响较大，但对磨程几乎无影响；贫油润滑下，转速对磨损量的影响明显。 最后，本文为了验证贫油润滑下深沟球轴承摩擦磨损理论分析的合理性，利用摩擦磨损试验机模拟了不同润滑程度下的深沟球轴承的摩擦磨损试验，采用ORIGIN数据处理软件分析了试验中的摩擦系数，通过三维形貌仪观测磨损后的表面形貌，得出不同润滑程度下的磨损量。将试验得到的摩擦系数和磨损量结果与理论分析的结果进行对比，验证了理论计算的合理性。
【关键词】：深沟球轴承 贫油润滑 接触参数 摩擦 磨损
【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】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 图表清单10-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 本文的选题背景与意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-20
• 1.2.1 贫油润滑研究现状17-19
• 1.2.2 滚动轴承摩擦磨损研究现状19-20
• 1.3 本文研究内容20-22
• 第二章 滚动轴承的理论基础22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 轴承的结构参数计算22-24
• 2.2.1 节圆直径与密合度22-23
• 2.2.2 曲率与相对曲率23-24
• 2.3 轴承的赫兹接触计算与分析24-30
• 2.3.1 赫兹点接触理论24-28
• 2.3.2 赫兹线接触理论28-30
• 2.4 轴承的承载及运动学分析30-37
• 2.4.1 球轴承中的负荷分布30-33
• 2.4.2 球轴承的运动学分析33-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 深沟球轴承的贫油润滑分析38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 弹性流体动力润滑分析38-43
• 3.2.1 深沟球轴承在弹性流体动力润滑下的基本方程38-40
• 3.2.2 深沟球轴承油膜厚度的计算方法40-42
• 3.2.3 载荷与转速对深沟球轴承油膜厚度的影响42-43
• 3.3 贫油润滑油量的判定方法43-48
• 3.3.1 深沟球轴承弹流动力润滑的供油需求量计算44-46
• 3.3.2 无量纲入口距离的影响因素分析46-47
• 3.3.3 润滑油量的影响因素分析47-48
• 3.4 贫油润滑下摩擦系数的计算方法48-50
• 3.4.1 弹性流体动力润滑下的摩擦系数的计算48-49
• 3.4.2 边界润滑深沟球轴承的摩擦系数的计算49-50
• 3.4.3 贫油润滑下深沟球轴承的摩擦系数计算50
• 3.5 贫油润滑下深沟球轴承的摩擦系数计算与分析算例50-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 基于有限元法的深沟球轴承贫油接触分析53-63
• 4.1 引言53
• 4.2 ANSYS-Workbench 接触问题的有限元分析方法53-56
• 4.2.1 有限元方程及求解53-54
• 4.2.2 有限元软件的参数选择分析54-56
• 4.3 深沟球轴承接触问题的仿真分析56-61
• 4.3.1 深沟球轴承的有限元仿真模型56
• 4.3.2 深沟球轴承的有限元仿真过程56-59
• 4.3.3 深沟球轴承的有限元仿真结果59-61
• 4.4 深沟球轴承的贫油仿真分析61-62
• 4.4.1 摩擦系数对深沟球轴承的接触状态的影响61
• 4.4.2 载荷对深沟球轴承的接触状态的影响61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 贫油润滑下深沟球轴承的磨损计算与分析63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 磨损理论与磨损计算63-65
• 5.3 点接触高副的磨损量计算方法研究65-67
• 5.4 贫油润滑下深沟球轴承的磨损量计算方法67-71
• 5.4.1 深沟球轴承的磨损量的计算方法67-71
• 5.4.2 贫油润滑下球轴承的磨损计算方法71
• 5.5 深沟球轴承的磨损分析71-75
• 5.5.1 滑动速度的影响因素分析71-72
• 5.5.2 磨程的影响因素分析72-73
• 5.5.3 磨损深度的影响因素分析73-75
• 5.6 本章小结75-77
• 第六章 贫油润滑下深沟球轴承的摩擦磨损试验研究77-88
• 6.1 引言77
• 6.2 深沟球轴承的磨损试验方案77-78
• 6.2.1 试验目的77
• 6.2.2 试验原理77
• 6.2.3 试验设备与试验件77-78
• 6.3 贫油润滑下深沟球轴承的摩擦磨损试验78-87
• 6.3.1 试验步骤78-81
• 6.3.2 试验结果分析81-87
• 6.4 本章小结87-88
• 第七章 总结与展望88-90
• 7.1 论文的主要工作和结论88-89
• 7.2 进一步的研究工作的展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 温诗铸,朱东;等温弹流润滑问题的直接迭代解 (二)关于点接触问题[J];润滑与密封;1986年04期

2 谭洪恩;杨沛然;尹昌磊;;点接触弹流润滑供油条件退化的乏油分析[J];润滑与密封;2007年04期

3 闫玉涛;孙志礼;张云凤;张风和;;椭圆接触乏油弹流润滑影响因素分析[J];润滑与密封;2008年09期

4 章易程;田红旗;唐进元;李蔚;林英豪;陈广;;基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究[J];中国机械工程;2010年03期

本文编号：521413