表面织构及气油两相流对滑动轴承性能的影响研究

发布时间：2017-09-28 16:14

  本文关键词：表面织构及气油两相流对滑动轴承性能的影响研究

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【摘要】：表面织构技术近年来得到了广泛地应用，然而，径向滑动轴承中表面织构是否能提高其润滑性能的研究仍存在矛盾之处，且表面织构对轴承磨损的影响并不清楚。另外，高速滑动轴承在工作过程中会形成气油两相流润滑，，目前建立的气油两相流本构方程及润滑模型不统一，且气油两相流对滑动轴承润滑性能的影响现存的结论互相矛盾。本文针对表面织构及气油两相流对径向滑动轴承的性能影响进行了研究。论文主要内容和结论如下： 建立了JFO空化边界条件下表面织构化滑动轴承的润滑模型，数值求解了广义Reynolds方程。计算结果表明，部分分布织构轴承的润滑性能优于完全分布织构轴承；增加织构深度和半径在一定范围内可以减小轴承偏位角和摩擦力，但轴承承载力会有所降低；矩形截面织构的偏位角，流量及摩擦力最小。 建立了表面织构化滑动轴承的确定性混合润滑模型，提出了磨损的计算方法，考察了不同载荷下滑动轴承的磨损过程及表面织构尺寸对轴承磨损量的影响。结果表明，织构的引入会增大轴承的磨损范围。 构建了气油两相流流变性能实验系统，考察了剪切速率、温度及含气率对气油两相流流变特性的影响规律，给出了适用于不同剪切速率及温度范围的气油两相流黏度模型及本构方程。结果表明：随着含气率的增加，气油两相流的黏度在较低剪切速率下增加，但在较高剪切速率下减小。 基于气油两相流本构方程，建立了滑动轴承气油两相流润滑的数学模型，数值求解了修正Reynolds方程，发现随着初始气体体积分数的增加，滑动轴承空化区范围减小，油膜完整区向轴承下游移动；油膜压力最大值，轴承承载力，摩擦力及端泄流量在低剪切速率范围内增大，在高剪切速率范围内减小，而在中剪切速率范围内先增大后减小。
【关键词】：滑动轴承 表面织构 气油两相流 润滑性能 磨损
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 表面织构对滑动轴承润滑性能影响的研究现状11-13
• 1.2.2 滑动轴承混合润滑及磨损的研究现状13-14
• 1.2.3 滑动轴承气油两相流润滑的研究现状14-15
• 1.3 研究内容15-17
• 第2章 表面织构对滑动轴承流体润滑性能的影响研究17-38
• 2.1 几何模型17-18
• 2.2 Reynolds 空化边界条件下的润滑模型18-23
• 2.2.1 控制方程和边界条件18-19
• 2.2.2 离散格式和迭代方法19-22
• 2.2.3 轴承静特性的计算22-23
• 2.3 JFO 空化边界条件下的润滑模型23-28
• 2.3.1 控制方程和边界条件23-24
• 2.3.2 离散格式和迭代方法24-28
• 2.4 计算结果与分析28-37
• 2.4.1 不同空化边界条件对滑动轴承流体润滑性能的影响28-30
• 2.4.2 织构深度对滑动轴承流体润滑性能的影响30-33
• 2.4.3 织构半径对滑动轴承流体润滑性能的影响33-36
• 2.4.4 织构截面形状对滑动轴承流体润滑性能的影响36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 表面织构对混合润滑状态下滑动轴承磨损的影响研究38-56
• 3.1 数学模型38-41
• 3.1.1 磨损模型38-39
• 3.1.2 确定性混合润滑模型39-41
• 3.2 数值计算方法41-46
• 3.2.1 数学模型的无量纲化41-42
• 3.2.2 数学模型的离散42-45
• 3.2.3 计算流程45-46
• 3.3 计算结果与分析46-55
• 3.3.1 滑动轴承的磨损过程48-51
• 3.3.2 织构深度对轴承磨损性能的影响51-53
• 3.3.3 织构半径对轴承磨损性能的影响53-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 气油两相流本构方程实验研究56-64
• 4.1 气油两相流流变实验系统的构建56-58
• 4.1.1 气油两相流制备装置的构建56-57
• 4.1.2 气油两相流含气率的测定方法57
• 4.1.3 气油两相流流变特性测试实验57-58
• 4.2 气油两相流流变特性及本构方程58-63
• 4.2.1 不同剪切速率及温度下气油两相流的流变特性58-61
• 4.2.2 考虑剪切速率及温度影响的气油两相流本构方程61-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 滑动轴承气油两相流润滑特性研究64-78
• 5.1 滑动轴承气油两相流润滑数学模型64-67
• 5.1.1 基于气油两相流本构方程与空化算法的广义 Reynolds 方程64-65
• 5.1.2 气油两相流密度和等效黏度的确定65-66
• 5.1.3 气油两相流润滑滑动轴承静特性66-67
• 5.2 数值计算方法67-70
• 5.2.1 广义 Reynolds 方程的离散格式和迭代方法67-68
• 5.2.2 气油两相流密度和等效黏度的数值求解68-69
• 5.2.3 总体求解步骤69-70
• 5.3 计算结果与分析70-77
• 5.3.1 不同剪切速率下初始气体体积分数对轴承压力分布的影响71-73
• 5.3.2 不同角速度下初始气体体积分数对轴承润滑性能的影响73-74
• 5.3.3 不同剪切速率下初始气体体积分数对轴承润滑性能的影响74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论与展望78-81
• 主要结论78-79
• 创新点79
• 展望79-81
• 参考文献81-86
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 雷渡民;王素华;;表面织构对滑动轴承混合润滑特性的影响[J];轴承;2013年02期

2 王文中,王慧,胡元中;润滑接触中弹性变形的快速数值计算[J];摩擦学学报;2002年05期

3 孟凡明;杨涛;秦洁;;表面微造型对滑动轴承气穴影响的探究[J];四川大学学报(工程科学版);2012年05期

本文编号：936820