余江波[1]2006年在《基于资源节约与环境友好的高性能水润滑轴承关键技术研究》文中进行了进一步梳理由于水润滑轴承利用自然水替代矿物油作为机械传动系统的润滑介质,使轴承结构简单,能有效地降低或减少机械传动系统中不可避免的摩擦、磨损、振动、冲击、噪声、无功能耗、可靠性差和寿命较短等问题,特别是避免了因密封泄漏而污染江河湖海水环境的状况,因而得到广泛应用。由于国外在这方面的研究较为保密,而我国在这方面的研究起步较晚,因而国内对水润滑轴承的润滑机理的研究还不完善。基于资源节约与环境友好的高性能水润滑轴承关键技术,涉及机械设计、摩擦学、表面工程、材料学、润滑力学等多学科交叉综合研究内容。制造高速、重载、减振、降噪、高可靠、长寿命和大尺寸的高性能水润滑轴承技术,是国内外迄今为止尚未攻克的难题。因此,从水润滑轴承润滑机理、材料等方面着手研究,对于解决上述问题及推广水润滑轴承的应用,具有重要的理论与工程实用价值。本文研究来源于自然科学基金项目“高速重载与极端环境下非金属摩擦副的承载与润滑机理”。论文对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑进行了数值计算,并结合实验揭示其润滑机理,对水润滑塑料合金轴承材料进行了改性研究,对水润滑轴承的应用进行了研究。研究的主要工作如下:论文在建立了水润滑塑料合金轴承弹流润滑模型的基础上,详细论述了多重网格算法在其计算过程中的具体应用方法,并编制了程序,对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑从一维和二维问题着手进行了数值分析计算,绘出无量纲压力曲线和无量纲膜厚曲线,从理论上揭示了水润滑塑料合金轴承的弹流润滑机理,通过理论计算划分出其在工作范围内混合摩擦区域、部分弹流润滑区域和弹流润滑区域,并结合实验分析摩擦因数在不同载荷、不同转速下的变化规律,对其润滑机理进行了深入研究。应用具体计算算例分析了粘压关系对计算结果的影响,轴承间隙对性能的影响;研究了弹性模量对水润滑塑料合金轴承的性能影响,为制造高比压、大尺寸水润滑轴承的材料选择和材料改性研究提供理论指导。从材料研究的角度出发,对材料进行了改性研究,在水润滑塑料合金材料中加入纳米氧化锌晶须,通过实验综合比较了加入纳米氧化锌晶须后材料的硫化性能、撕裂强度、扯断强度、扯断伸长率、阿克隆磨耗量、热空气加速老化性能,并通过比较用新材料制成的轴承与原轴承在不同载荷、不同转速下的摩擦因数变化规律,对比分析了纳米氧化锌晶须对材料和轴承摩擦磨损性能的影响。通过实验研究了水润滑塑料合金轴承的摩擦因数在低速下的变化规律,从而揭示其低速下的润滑机理;通过实验研究其摩擦因数在不同周向安装位置的变化
彭晋民[2]2003年在《水润滑塑料合金轴承润滑机理及设计研究》文中指出轴承是机器中用来支撑轴的一种重要零件，如何减少轴承与轴之间的动摩擦，提高机械效率，一直是滑动轴承设计者所研究和迫切需要解决的课题，设计者们在轴承结构、润滑剂、减摩材料及制造加工工艺等方面进行了大量的改进工作。利用天然水替代矿物油作为各种机械传动和流体动力系统工作介质以及利用非金属作为传动摩擦副的研究课题，是机械传动系统的高效节能与环境保护科学研究领域的前沿，现已引起了人们的普遍关注，并成为国内外竞相研究的热点。水润滑轴承便是因兼顾以上优点而得以广泛应用的传动结构件之一。但水润滑轴承作为一个研究课题，仍存在大量问题需要解决。在理论上，进一步完善水润滑轴承的润滑理论，研究非金属材料摩擦副在以水为润滑介质情况下的润滑机理；在设计和应用上提高该轴承的承载能力扩大其应用范围；这些研究均具有普遍而重要的意义。论文的研究工作得到“九五”国家重点科技攻关项目的资助。论文针对水润滑轴承的结构和润滑特点结合弹性力学和弹流润滑理论，建立了由水润滑条件下的雷诺方程、变形方程和载荷方程组成的基本方程组，并将该方程组作为润滑机理的数学模型。塑料合金的弹性变形对载荷的敏感性是基本方程组不易得到收敛的数值解的重要原因，作者应用多重网格法并采用适当的网格划分和迭代初值编制了计算程序，成功求得数值解。根据数值解结果绘出了压强分布曲线和水膜形状曲线，以此作为理论基础分析了轴承的润滑特性。在理论分析的基础上，通过实验考查了水润滑轴承摩擦学性能，验证了润滑机理的正确性。论文对水润滑轴承的材料进行改性研究，从硫化体系、补强填充体系和软化增塑体系等方面选择适当的配方来提高其力学性能和摩擦学性能。通过实验分析了各体系对材料性能的影响并确定了各种填料的含量。在确定基础配方后，运用玻璃纤维和碳纤维的增强作用，并加入纳米级的氧化锌晶须（ZnOw），提高了轴承材料的力学性能，同时还降低了其摩擦因数。最终得到的新型塑料合金轴承材料力学性能可达到或超过美国国防部颁布的MIL-B-17901(船舶)军用标准。在实验研究的基础上得到了水润滑塑料合金轴承的结构参数，并分析了制造过程中的主要工艺参数－温度、压强和时间对轴承性能的影响，得到了制造轴承的最佳工艺路线，保证轴承有良好的使用性能和较长的使用寿命。运用屏显式MPV-20B摩擦磨损实验机模拟实际工况，研究了间隙、载荷及转<WP=5>速对水润滑轴承润滑性能的影响；得到其最大承载能力和最高转速。
周广武[3]2013年在《水润滑橡胶合金轴承混合润滑分析与动力学性能优化》文中提出本课题来源于国家国防基础科研项目和国家自然科学基金项目“大尺寸水润滑橡胶合金轴承振动噪声机理与可靠性研究”（51175521），主要针对国内外大中型船舶推进系统润滑油泄漏污染江河湖海水资源环境日趋严重现状，以及我国水中航行器及水中兵器等推进系统迫切需要解决的减振降噪、安全可靠等共性关键科技问题，在集成重庆大学机械传动国家重点实验室基于新型工程复合材料的高效传动系统等10多项相关技术发明专利成果和国内外相关研究基础上，以多场耦合条件下高可靠低噪声水润滑橡胶合金轴承为研究对象，开展了水润滑橡胶轴承混合润滑行为及其承载与失效机理，水膜动态特性，水润滑橡胶合金轴承系统摩擦噪声机理以及实验研究，揭示了水润滑橡胶合金轴承多曲面多纵向沟槽润滑结构（沟槽数量、沟槽半径和沟槽过度圆弧半径）、橡胶厚度、橡胶硬度、弹性模量、长径比等对润滑特性和摩擦噪声的影响规律，为提出高可靠、长寿命、低噪声、无污染等高性能水润滑橡胶合金轴承及系统的创新设计理论、方法和技术，培育新的环保产业和经济增长点奠定关键科学技术基础。主要研究内容如下：（1）针对水润滑橡胶合金轴承多曲面多纵向沟槽的几何结构以及橡胶低弹性模量等特点，建立了考虑多曲面多纵向沟槽润滑结构、橡胶弹性变形、表面粗糙度以及温度等多因素的水润滑橡胶合金轴承混合润滑模型。根据水润滑橡胶合金轴承实际工况，建立与之相适应的边界条件，并提出该模型的数值求解方法。（2）在建立的混合润滑模型基础上，分析了水润滑橡胶合金轴承水膜压力、水膜厚度以及温度分布，并研究转速、载荷、沟槽几何结构（数量、沟槽圆弧半径和沟槽过度圆弧半径）、轴承间隙、橡胶弹性模量、表面粗糙度等多场耦合条件下多因素对水润滑橡胶合金轴承混合润滑性能的影响，掌握了水润滑橡胶合金轴承混合润滑行为，揭示其承载、润滑与失效机理。（3）基于不定常雷诺方程，考虑了多曲面多圆弧沟槽的润滑结构和橡胶变形，推导了水润滑橡胶合金轴承动态雷诺方程，并给出了水膜动态刚度和动态阻尼的计算表达式。在此基础上，研究了载荷、转速、供水压力、水槽结构、长径比、轴承间隙等对水膜动态特性的影响规律，为水润滑橡胶合金轴承稳定性分析提供了理论基础。（4）阐述了机械摩擦系统的摩擦噪声机理，建立了水润滑橡胶合金轴承动力学模型，并运用有限元法进行了水润滑橡胶合金轴承复模态分析，通过阻尼比来判断水润滑橡胶合金轴承系统的稳定性，进而揭示了水润滑橡胶合金轴承摩擦噪声机理。研究了不同摩擦系数、速度、载荷、橡胶硬度、水槽数量以及橡胶厚度对摩擦噪声的影响规律，进而提出了低噪声水润滑橡胶合金轴承优化设计方法。（5）针对目前国内外水润滑橡胶轴承实验手段落后以及相关实验台存在的不足，本文发明并研制出多场耦合条件下的水润滑橡胶合金轴承及传动系统综合性能实验平台。该实验平台具有不同频率激振力、速度、水介质环境等多场耦合条件下，水润滑橡胶合金轴承摩擦系数、水膜压力、水膜厚度、轴心轨迹、动态刚度和阻尼、振动噪声等实验功能。并且，利用该实验台进行了相关实验，实验结果验证了理论分析的正确性，为提出多场耦合条件下的低噪声高可靠水润滑橡胶合金轴承创新设计理论和方法提供实验条件。
李金明[4]2012年在《螺旋槽水润滑橡胶合金轴承动压润滑特性与动态接触有限元仿真分析》文中认为水润滑橡胶轴承由于其良好的润滑性能，在船舶艉轴推进系统，潜水泵，洗衣机等设备上得到了普遍的认可和广泛应用。针对水润滑轴承，在科学领域对其进行了多方面的研究，包括橡胶材料，内部结构，磨擦学特性等。螺旋槽水润滑橡胶合金轴承是重庆大学王家序教授在对水润滑橡胶轴承多年的研究基础上，对其进行结构创新得出的新型水润滑轴承。比普通的直槽结构的水润滑橡胶轴承制作工艺复杂，而其性能也有了很大的改进。论文结合动压润滑机理，对螺旋槽水润滑橡胶合金轴承的动压特性进行了研究。首先根据轴承安装间隙和螺旋槽橡胶面结构，确定了其内部流场在稳定工况下的具体形貌，借助专业的流体计算软件ANSYS CFX对橡胶合金轴承运行过程中的内部流场进行了详细的分析，研究了不同的转速，不同偏心率，不同过渡圆角，不同螺旋角度，不同供水量，不同沟槽数目等对流体动压域内压力分布，承载力，流场速度的影响。然后对流场中出现的漩涡进行详细分析，对漩涡理论进行了验证。由于在工作过程中，流场内部不可能是理想状况下的纯净水，必然含有不同泥沙等颗粒。论文根据实际情况，在前人研究基础上，将含有泥沙颗粒等的流场描述成为了流体-固体二相流流场。根据二相流和颗粒侵蚀磨损理论，对由泥沙颗粒可能对橡胶造成的侵蚀磨损进行了对比分析。对磨损有可能发生的位置，大小进行了初步的预测，结合漩涡理论，论证了流场中的漩涡对于排除污染颗粒作用。由于橡胶在流场压力作用下会产生变形，进而改变了流场的稳定形貌，进而使得流场的动压润滑特性发生变化。在此种情况下，引入流固耦合计算模型，研究流场动压性能对橡胶变形的影响。实际工作过程中，运动轴由于外伸端受到来自身和外界复杂的力学工况，有可能有短暂的集中力冲击情况。橡胶的作用就是用来对冲击进行缓冲。因此，借助ABAQUS对不同沟槽数目和不同冲击载荷下的动态接触进行了仿真分析，得到了多沟槽数目有利于缓冲冲击，橡胶短暂缓冲作用下，会产生回弹，从而恢复形貌。论文内容得到国家自然科学基金面上项目“大尺寸高比压水润滑轴承系统的创新设计理论与方法”（项目编号：50775230）的支持，拟通过上述研究对螺旋槽水润滑橡胶合金轴承的动压特性，排污能力和动态接触及保护提供相关研究方法和新的借鉴。
张楠[5]2015年在《高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究》文中研究表明本文以高比压水润滑橡胶轴承为研究对象,基于橡胶衬层的弹性变形假设以及流体动力润滑理论,建立了水润滑橡胶轴承弹流润滑模型。采用数值分析的方法,讨论了橡胶弹性内衬变形对轴承润滑及承载的影响,研究了轴承在不同运动参数、结构参数以及工况参数下的弹流润滑性能,最后计算了轴承的动力学系数,其主要内容和结论如下:(1)采用有限差分法对轴承数学模型就行了数值计算,通过对水膜压力和膜厚曲线进行分析,得出结果表明:考虑橡胶衬层的弹性变形后,轴承内水膜厚度适量增大,水膜压力明显减小,并且水膜承载区域变大。另外,最小水膜厚度位置明显延后于刚性支承。(2)以某船用橡胶轴承为研究对象,分析了轴承荷载、转速与偏心率之间的关系,研究了高比压情况下参数变化对水润滑橡胶轴承弹流润滑特性的影响。结果表明:低速重载时,轴颈中心工作位置较低,并且伴随轴承的载荷或者转速增大,其动压效应越显着;水膜破裂位置随着荷载的增大而靠前,相反,随着速度的增大而延后;随着橡胶衬层变薄,轴承的承载能力变强,随着长径比变大,轴承单位面积的承载能力也逐步增大;轴颈倾斜时,轴承轴向压力呈尖角分布,会在局部产生较高的压力,不利于轴承的工作,轴颈倾斜量越大,水膜压力和膜厚分布越不均匀,支撑力集中越明显。(3)在外界小扰动情况下建立水润滑橡胶轴承动态雷诺方程,运用有限差分法计算了轴承的刚度和阻尼系数,并进一步研究了参数变化对橡胶轴承刚度和阻尼的影响。主要结果显示:轴承长径比范围在3到4时,水润滑橡胶轴承的动态系数趋于平稳,并且橡胶衬层的弹性变形致使得交叉阻尼大小不再相等,另外,随着偏心率和倾斜量的变大,主刚度和主阻尼与之为非线性递增关系,交叉刚度和交叉阻尼与其呈现出非线性递减关系。
邹丞[6]2005年在《水润滑塑料合金轴承表面变形对润滑性能的影响》文中研究指明与传统的金属轴承相比,不仅水润滑轴承的工作介质发生了根本的改变,而且其衬层弹性模量一般较低,即使在轻载下,水润滑轴承表面变形相对水膜厚度也是不能忽略的,研究其润滑性能就不能不考虑轴承的表面变形。影响水润滑轴承表面变形的因子有很多,包括载荷、转速、衬层厚度、硬度等。目前对其研究还不完善,在理论和实验方面均需要进一步完善水润滑轴承表面变形对润滑性能的影响研究。本文针对以上问题结合理论与实验对不同塑料合金层厚度、硬度水润滑轴承润滑性能进行了综合研究。首先,本文完善了水润滑塑料合金轴承表面变形对润滑性能的影响理论研究。采用了能分析塑料合金层厚度的简化模型,运用有限差分法编制了计算程序,给出了程序流程图和算例,根据数值计算结果绘出了不同塑料合金层厚度、弹性模量水润滑轴承的压力曲线、膜厚曲线和承载能力曲线。从这些曲线可以看出:水润滑塑料合金轴承表面变形使轴承压力显着较低,水膜覆盖更广,承载能力减小;塑料合金层厚度增大,水膜压力减小,水膜厚度增加,水膜覆盖更广,承载能力减小;塑料合金层弹性模量增大,水膜压力增大,水膜厚度减小,水膜覆盖更少,承载能力增大。其次,以摩擦系数为性能指标对水润滑塑料合金轴承表面变形对润滑性能的影响理论研究进行验证,对不同塑料合金层厚度、硬度水润滑轴承进行了实验。实验结果表明:塑料合金层厚度增大,摩擦系数有减小的趋势;塑料合金层硬度增大,摩擦系数有增大的趋势。这与理论分析结果能够吻合,从而验证了理论的正确性。
禹洪亮[7]2012年在《船用泵水润滑轴承润滑性能试验研究》文中指出船用泵水润滑轴承的润滑性能受轴承材料、结构、工况等因素影响很大。如何选择和设计水润滑轴承的材料、结构,并使之在各种工况下具有良好的工作性能,目前尚无满意的方法。由于水的物理性能与传统润滑油的巨大差异,以及水润滑轴承结构的复杂性,对水润滑机理的研究还没有取得重要进展和突破。因此,通过试验手段进行研究,是一个重要的解决办法。本文课题来源于国防预研项目。针对水润滑轴承研究的现状,本文从轴承结构,润滑性能等方面着手进行试验研究。选择轴承材料为高分子聚四氟乙烯复合材料,设计了六导水槽的轴承结构。选择摩擦因数、摩擦功耗、润滑剂温升叁者作为轴承润滑性能的评价指标,通过系统的试验,考察了轴承润滑性在不同的载荷、转速、供水量、轴承间隙条件下的变化规律。取得了如下成果:(1)验证了高分子聚四氟乙烯复合材料用于轴承材料的可行性。(2)验证了六导水槽轴承结构设计的合理性。(3)考察了特定结构和间隙的轴承的润滑性能在不同工况下的摩擦因数、功耗及温度分布的内在联系。找出了轴承的最佳间隙,为轴承结构优化,轴承最佳间隙设计提供了试验依据。
潘阳[8]2015年在《水润滑橡胶合金轴承的磨损机理及坡缕石改进其摩擦性能的研究》文中提出水润滑轴承具有环保、低成本、减振抑噪、结构简单紧凑、维修方便等优点,应用前景非常广泛。水润滑轴承的摩擦性能取决于橡胶轴瓦的水润滑状态、硬度、动态粘弹性、表面形貌与结构等因素。改变工况或润滑状态,促进润滑水膜充分形成,有利于降低轴承的湿摩擦系数。因为水的汽化压力低,润滑水容易产生气蚀,实际工况中,润滑水还可能混入泥砂等固体颗粒。而且由于自身和外界复杂的作用力,可能引起集中载荷瞬时冲击轴承,产生振动。这就要求轴承既有优异的湿滑性能,又具备良好的耐磨抗蚀能力。正常运行工况下,轴承同时具有低摩擦系数和高承载性能的要求,很难两全。另外,橡胶轴瓦较低的弹性模量,即使施加轻载(相对较低的水膜压力),也会产生明显弹性变形,改变润滑水膜的厚度与形状,进而影响水膜压力的分布,使轴承的润滑机理更复杂。因此,研究水润滑轴承,既要考虑沟槽、曲面的几何形状结构,也要考虑橡胶轴瓦的材料性能对润滑特性的影响。大多数现有的数值求解计算,只得出润滑水膜厚度和压力分布曲线,并没有系统分析带有导水沟槽的水润滑轴承沿纵向、周向的整个间隙内,随着开槽形状、偏心率、间隙不同,流体速度场及压力场的变化,也没有研究流体动压与橡胶轴瓦变形之间的双向流固耦合相互作用。而且都没有计入空化效应,轴承湍流润滑的数值模拟也很少。因此,论文考虑空化效应,数值求解由不同水介质(清水、含砂水)润滑,轴承湍流状态动压润滑的流场特性,仿真分析轴承清水润滑双向流固耦合作用下,橡胶轴瓦表面的变形及其法向、切向接触应力。结合水润滑轴承摩擦磨损台架试验,用SEM观察并分析磨损轴承表面的微观形貌,探讨轴承磨损的成因、机制与主要影响因素,力图揭示轴承不同工况的磨损机理。进而提出一种简便有效的方法,通过改进橡胶轴瓦复合材料的工艺性能,提高水润滑轴承的工作性能。论文主要的研究内容如下:1.实际工况中,润滑水可能产生空化现象,并含有固体泥砂颗粒。论文将清水流场表述为气-液两相流流场,将含砂水流场描述为气-液-固叁相流流场。根据多相流冲蚀磨损的理论,对比分析橡胶轴瓦的空蚀、冲蚀、空蚀-冲蚀交互磨损。压力使工作面凹陷,这利于形成流体润滑水膜。因为流场压力作用下橡胶轴瓦会变形,导致流体分布改变,促进流体动压润滑水膜形成,又使流场压力变动。所以,在轴承清水润滑流场的计算模型中,计入(流场压力变化与轴瓦弹性变形)双向流固耦合的影响,数值模拟且定性分析双向流固耦合作用下橡胶轴瓦的弹性变形,丰富充实水润滑轴承的弹流动压润滑理论。2.建立水润滑轴承考虑空化影响、湍流状态润滑的求解模型,对不同偏心率的轴承进行数值模拟,得到不同工况下的水膜压力分布、橡胶轴瓦变形分布规律,并且推导出相应的润滑水膜承载力与摩擦系数的计算表达式。用计算流体力学CFD方法和ANSYS MFX多场求解器,求出润滑水膜变化与橡胶轴瓦弹性变形双向流固耦合下,橡胶轴瓦表面切向应力、法向应力、变形的数值与分布;结合轴承摩擦磨损试验,通过电镜观察分析磨损表面的微观形貌;从理论、试验两方面证实轴承(滑动接触)疲劳磨损的可能性与存在性。找出其重要的影响因素,探讨轴承疲劳磨损的成因与机制,并为轴承性能改进提供确切的评判依据。3.水润滑轴承的摩擦性能取决于橡胶轴瓦的润滑状态、硬度、动态粘弹性等。选取坡缕石(AT)纳米粉体,经硅烷偶联剂KH-550表面改性处理后,加入NBR混炼、模压硫化成型,制成AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件与AT/NBR水润滑轴承试件。检测表明,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件的综合力学性能、硬度提高,补强效果增加。用动态力学分析仪DMA测得,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶的初始储能模量较NBR橡胶轴瓦硫化胶更大,在橡胶基体中的分散更均匀精细、相容性更好,工艺性能改善。DMA还测得,NBR、AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件在0℃时1Hz下的损耗因子大约相等,表明两者的湿滑能力基本不变。通过轴承摩擦磨损试验机,测出AT/NBR轴承试件的水润滑摩擦噪声、摩擦系数与磨损量降低。以上试验结果表明,AT/NBR轴承试件比NBR轴承试件的摩擦磨损等性能指标有所提高,并达到了美军标(船舶)MIL-DTL-17901C(SH)的规定。
韩彦峰[9]2015年在《水润滑橡胶轴承多场多因素耦合分析与润滑界面改性研究》文中认为论文研究内容来源于国家国防基础科研项目“多场耦合条件下XXX系统创新设计理论和方法”、中船重工集团公司第XXX研究所合作项目“XXX混合润滑状态XXX特性规律研究技术开发”和中国人民解放军XXX大学合作项目“XXX样机设计与研制”,主要针对我国海军XX装备B艇推进系统存在着摩擦自激振动中、高频噪声,和新型舰船泵喷推进系统对水润滑橡胶轴承润滑性能提出的苛刻要求,综合应用流体力学、界面力学、摩擦学、热力学、材料科学和物理化学等多学科交叉耦合分析方法,通过全面深入分析材料、结构、工况、负载、温度等多场多介质耦合条件下的水润滑橡胶合金轴承混合润滑特性,研究橡胶衬层界面亲水性与混合润滑性能的演变规律,揭示水润滑橡胶合金轴承混合润滑机理和成膜机制,提出多场多介质耦合条件下超润滑低磨损水润滑橡胶合金轴承创新设计理论、方法和技术,为解决舰船推进系统所存在的减振降噪、润滑不足等共性关键科技难题奠定理论与试验基础。具体研究内容如下:(1)由于水的粘度很低,约为润滑油的1/100,使得水润滑橡胶轴承往往处于混合润状态,且作为润滑衬层的橡胶为粘弹性材料,在加上钢轴在螺旋桨等外力的影响下容易产生轴向倾斜。因此,水润滑橡胶轴承多场多因素耦合数值求解一直是一个难点,目前没有任何一款商业软件(ANSYS-CFD、FLUENT、ADINA等)可以对水润滑橡胶轴承进行流固热耦合混合润滑分析。基于此,本文解决了流体动压润滑、粗糙界面接触、弹性变形、热膨胀变形、温度场、轴向流、不对准等多场多因素耦合求解中的多种难题,建立了多场多因素耦合的水润滑橡胶合金轴承混合润滑统一数值计算模型。此外,由于多场多因素耦合计算会使得计算量非常艰巨、非常耗时,本文引入了基于影响系数法的热/热变形影响系数快速算法,还提出一种基于Open MP的多线程奇偶并行计算混合润滑数值方法,显着的缩短了混合润滑数值分析时间。(2)基于水润滑橡胶合金轴承多场多因素耦合数值计算模型,分析了水润滑橡胶合金轴承流体动压力分布、水膜厚度分布、弹性变形分布、热膨胀形变分布、轴承结构热场分布,研究了载荷、转速、轴向倾斜等工况对水润滑橡胶轴承润滑性能、温度场分布的影响,并深入分析了水润滑橡胶轴承Stribeck曲线变化规律,揭示了水润滑橡胶轴承混合润滑机理。(3)深入分析了沟槽结构和轴向分布、橡胶衬层力学参数对水润滑橡胶轴承多场耦合混合润滑性能的影响,提出并阐述了基于微型楔形水囊效应的混合润滑机理,为水润滑橡胶轴承的结构设计与优化提供了一定的理论基础。并针对沟槽轴向分布形式,在斜坐标系下建立了基于虚拟节点Reynolds方程数值求解模型,有效的解决了稀疏网格在表征人字槽、螺旋槽时会失真的关键难题,从而间接性的提高了水润滑橡胶轴承多场多因素耦合混合润滑模型的求解速度。(4)基于水润滑橡胶轴承一般处于混合润滑状态,无法形成完整的润滑水膜,本文对橡胶衬层进行了超润滑改性研究。通过将橡胶衬层改性为超亲水润滑界面,使橡胶衬层表明能够粘附一层水膜,并将其带回混合润滑区形成薄膜润滑效应,从而有效的改善水润滑轴承的润滑性能。研究表明,丁腈橡胶在一定浓度的卤化溶液中浸泡适当的时间后,表面微观形貌发生了极大的改变,其亲水性得了有效改善。并通过摩擦学性能试验研究表明,超亲水性的丁腈橡胶衬层能够有效的降低水润滑摩擦系数,并能够将混合润滑状态转变为弹流润滑状态。
华细金[10]2009年在《基于FLUENT的纵向沟槽水润滑轴承流体润滑数值分析》文中认为与金属轴承相比,水润滑轴承一般由非金属材料制成,有较好的防振、耐泥沙、耐磨等特性,特别是能避免因密封泄露而污染江河湖海水环境的状况,因而得到了广泛的应用。在润滑机理的研究上,由于水润滑轴承具有纵向的沟槽,因而建立准确的润滑模型存在很大的困难。此外,由于橡胶合金弹性模量较低,即使在轻载下,也会发生明显的弹性变形,从而使得水润滑橡胶合金轴承的润滑机理更具有复杂性。本文针对水润滑轴承的特点,结合现有对水润滑轴承的润滑机理研究的理论基础及实践经验,建立水润滑轴承的简化润滑模型,对其润滑机理做了初步的探索研究。本文研究来源于国家自然科学基金面上项目“大尺寸高比压水润滑轴承系统的创新设计理论与方法(项目编号50775230)。”主要从以下几个方面对水润滑橡胶合金轴承的润滑机理进行了研究:对弹性接触问题进行了理论分析,从流体力学的连续性方程和Navier-Stokes方程出发,推导了简化条件下的雷诺方程,水润滑橡胶合金轴承的弹性变形及水膜厚度方程,从理论上对水膜的形成机理及水润滑轴承润滑机理进行了分析。利用FLUENT软件对水润滑橡胶合金轴承的润滑模型进行数值模拟,计算了带有沟槽的水润滑轴承压力分布及速度分布,并在此基础上深入探讨了橡胶的弹性变形,定性地分析了压力对橡胶弹性变形的影响,从而完善了水润滑橡胶合金轴承的弹性流体动压润滑理论。研究表明,在收敛楔形内,橡胶衬层各个工作面上的压力较大,形成了相互独立的压力峰,这种压力峰使得工作面中心区凹陷,有利于水囊的形成,从而大大促进流体润滑膜的形成。通过实验测试不同转速和载荷下水润滑轴承的摩擦系数,根据摩擦系数绘出了不同载荷及转速下的streibeck曲线,并与经典streibeck理论曲线进行对比,从而分析了水润滑轴承在不同的条件下的润滑状态。通过分析发现,重载下(>1000N)水润滑橡胶合金轴承在低速(<1000rpm)时工作于混合润滑状态,高速(>1000rpm)时工作于弹流润滑状态,而载荷对润滑状态的改变影响较小。
参考文献：
[1]. 基于资源节约与环境友好的高性能水润滑轴承关键技术研究[D]. 余江波. 重庆大学. 2006
[2]. 水润滑塑料合金轴承润滑机理及设计研究[D]. 彭晋民. 重庆大学. 2003
[3]. 水润滑橡胶合金轴承混合润滑分析与动力学性能优化[D]. 周广武. 重庆大学. 2013
[4]. 螺旋槽水润滑橡胶合金轴承动压润滑特性与动态接触有限元仿真分析[D]. 李金明. 重庆大学. 2012
[5]. 高比压水润滑橡胶轴承弹流润滑特性研究[D]. 张楠. 西安科技大学. 2015
[6]. 水润滑塑料合金轴承表面变形对润滑性能的影响[D]. 邹丞. 重庆大学. 2005
[7]. 船用泵水润滑轴承润滑性能试验研究[D]. 禹洪亮. 上海交通大学. 2012
[8]. 水润滑橡胶合金轴承的磨损机理及坡缕石改进其摩擦性能的研究[D]. 潘阳. 重庆大学. 2015
[9]. 水润滑橡胶轴承多场多因素耦合分析与润滑界面改性研究[D]. 韩彦峰. 重庆大学. 2015
[10]. 基于FLUENT的纵向沟槽水润滑轴承流体润滑数值分析[D]. 华细金. 重庆大学. 2009