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油-气润滑对点接触副滑动摩擦行为的影响

润滑与密封 2019年第4期44卷 84-91页

作者：刘聪童宝宏徐培民安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243002

在MFT-3000型多功能摩擦磨损试验机上,以球/盘模型为考察对象开展油-气润滑点接触副滑动摩擦试验,并与相同工况下滴油润滑和干摩擦试验进行对比。利用白光干涉形貌仪、扫描电镜、X射线能量色散谱(EDS)和铁谱分析设备对磨痕轮廓、表面形... 详细信息

在MFT-3000型多功能摩擦磨损试验机上,以球/盘模型为考察对象开展油-气润滑点接触副滑动摩擦试验,并与相同工况下滴油润滑和干摩擦试验进行对比。利用白光干涉形貌仪、扫描电镜、X射线能量色散谱(EDS)和铁谱分析设备对磨痕轮廓、表面形貌、化学元素组成以及磨粒形状进行表征、分析。结果表明:在油-气润滑工况下,当供油量不足时,随供油量增加,摩擦因数、磨损量和磨痕参数等均出现明显减小趋势,但润滑性能较滴油润滑差;当摩擦副间润滑油充足,且供气速度达到一定值时,与滴油润滑相比,油-气润滑能够获得更低的摩擦因数,但磨痕形貌变化较轻微;在较低的滑动速度和载荷下,油-气润滑点接触滑动摩擦不会发生氧化磨损,油-气润滑散热功效对摩擦行为无明显影响,与滴油润滑以及干摩擦下磨损机制相同,均为磨粒磨损,摩擦过程中产生的磨屑形状以碎屑状和片状为主,伴随着少数长条状。

关键词：油-气润滑点接触副摩擦因数磨损机制

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油-气润滑点接触滑动摩擦磨损试验研究

油-气润滑点接触滑动摩擦磨损试验研究

作者：刘聪安徽工业大学

学位级别：硕士

油-气润滑作为气-液两相流润滑技术,具有润滑效率高,密封性能好以及洁净无污染等众多优点,在轧辊轴承和高速电主轴等点接触摩擦副润滑系统中得到了普遍应用。油-气润滑供给参数对摩擦界面润滑油的流动特性和配副间的散热行为有重要影响... 详细信息

油-气润滑作为气-液两相流润滑技术,具有润滑效率高,密封性能好以及洁净无污染等众多优点,在轧辊轴承和高速电主轴等点接触摩擦副润滑系统中得到了普遍应用。油-气润滑供给参数对摩擦界面润滑油的流动特性和配副间的散热行为有重要影响,是决定配副摩擦磨损性能的关键因素。若参数设计不合理,将导致润滑失效,引起配副发生剧烈磨损以至报废。目前对于油-气润滑的研究主要集中在气-液两相流的形成机理、应用效果评价与分析等方面,而对油-气润滑条件下点接触副摩擦磨损特性研究较少。为明晰油-气润滑对配副摩擦学特性的影响,本文以点接触滑动摩擦副为研究对象,开展油-气润滑点接触摩擦试验,结合空间流场模拟以及对流换热理论对油-气润滑流动特性和散热性能进行分析,考察油-气润滑对点接触摩擦磨损特性的影响。论文完成的主要研究工作如下。(1)油-气润滑点接触试验方案设计与试验验证。首先对油-气润滑试验方案进行设计,对试验测试系统进行合理架构。然后搭建油-气润滑点接触试验系统,并对相关测试分析项目进行介绍。最后在搭建的油-气润滑点接触试验台上,进行干摩擦、滴油润滑和油-气润滑摩擦试验,通过与已有研究结果进行对比,验证了试验方案设计的合理性和实验设备的可靠性。同时试验结果也表明:油-气润滑在供气速度一定时,随供油量增加润滑性能得到明显提升。(2)油-气润滑流动行为对点接触滑动摩擦磨损特性的影响研究。合理设计供油位置,开展油-气润滑点接触滑动摩擦试验,并结合数值模拟结果研究油-气润滑流动行为对点接触滑动磨损特性的影响。结果表明:过大、过小的喷射角度和距离均会使接触点油相体积分数下降,导致试件磨损呈现增大趋势;在接触点附近一定距离(Δx=2mm,Δy=0 mm)和角度(θ=15°,30°)下喷射,摩擦副间油相体积分数达到最大值,试件磨损较轻微;改变喷射距离以及喷射角度,试件滑动摩擦的磨损机理均为磨料磨损。(3)油-气润滑散热对点接触副摩擦学特性的影响研究。设计环境温度加热装置,进行不同供气速度和温度下的油-气润滑试验,并与滴油润滑试验进行对比,考察油-气润滑散热对点接触摩擦学特性的影响。结果表明:配副间对流换热能力随供气速度的增加而增大,摩擦系数与摩擦温升均先减小后增大;提高环境温度,配副间对流换热能力几乎不变,摩擦系数和磨损质量均呈轻微减小趋势,摩擦闪温几乎不发生变化,或者变化幅度较小;试验中增大供气速度和试验环境温度,使试件材料表面的磨损发生不同程度的变化,但磨损机制均为磨粒磨损。综上所述,合理设计系统参数,能改变润滑油在接触点的流动特性和改善配副间的散热性能,降低点接触滑动摩擦磨损。研究工作可为工程中油-气润滑系统性能开发设计提供参考。

关键词：油-气润滑点接触摩擦磨损摩擦闪温磨损机理

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高速数控机床主轴轴承的油-气润滑技术

机械开发 1998年第3期 20-24,62页

作者：肖章林刘玉荣张伯霖广东工业大学

阐述了超高速切削机床主轴轴承润滑的重要性，在分析轴承摩擦与润滑的基础上，着重分析了油－气润滑系统的结构原理及其工作过程，并用试验曲线证实了油－气润滑优越的润滑性能。

关键词：超高速切削油-气润滑数控机床轴承主轴

线接触副油—气润滑流动行为分析与润滑特性研究

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线接触副油—气润滑流动行为分析与润滑特性研究

作者：吴强安徽工业大学

学位级别：硕士

油-气润滑中,润滑剂高速空气的作用下沿着管壁向前移动,并以精细油滴的形式喷射到润滑点。现阶段,大多数研究集中在实际应用环节,所得结论仅适用于轴承、高速电主轴等具体零部件。本文以线接触副为研究对象,观测不同润滑参数下,线接触... 详细信息

油-气润滑中,润滑剂高速空气的作用下沿着管壁向前移动,并以精细油滴的形式喷射到润滑点。现阶段,大多数研究集中在实际应用环节,所得结论仅适用于轴承、高速电主轴等具体零部件。本文以线接触副为研究对象,观测不同润滑参数下,线接触油气润滑流动行为与润滑特性,并探讨两者之间的关系。这既可以为后续开展润滑参数设计提供参考,也可以为生产实践提供指导。主要工作内容与结论如下:1)利用数值模拟观测线接触油-气润滑流场。将线接触油-气润滑系统简化为二维模型,通过CFD软件FLUENT,选择多相流VOF模型与RNG k-?模型,设定适当的物理参数与边界条件,采用非稳态模型,开展数值模拟研究。观测了线接触副油-气润滑空间流场分布与环表面油相体积分布,发现环表面不同位置处油相体积分数平均值在0.1～1之间,该模拟结果与事实相符并且与相应文献所得的结论相符合,验证了数值模拟方法研究的合理性。2)利用上述二维模型,研究了不同影响因素下线接触副油-气润滑流动行为。通过分析不同参数下油-气两相流云图与环表面油相体积分数,得到了不同供油量、供气速度、转速、表面粗糙度、喷射方位等因素下油-气两相流动行为特征。发现供油量q≧0.8ml/min、供气速度v≦5m/s均会引起润滑油在环表面的累积,表面油相体积分数较大;供油量q≦0.2ml/min、供气速度v≧20m/s时入口区润滑油分布少,油相体积分数低。喷射方位会改变入口区压力分布,影响油-气两相流动行为。表面粗糙度的增加、粘度的增加、转速的增大均会提高环表面油相体积分数,其中粘度与转速的影响较小。3)设计线接触油-气润滑系统,开展了不同影响因素下线接触油-气润滑效果的试验研究。采集不同供油量、供气速度、喷射方位、转速、载荷下线接触摩擦系数,联系其流动行为,探讨了油-气润滑特性。发现供气速度v=5m/s时,气流难以带动润滑油流动,环表面油相体积分数大,试验中润滑油无法喷射至环表面,摩擦副干摩擦状态,摩擦系数大;供油量q=2ml/min时,环表面油相体积分数小,呈现乏油状态,摩擦系数较大;增大供油量、供气量,摩擦系数迅速下降;继续增大供应,摩擦系数保持稳定;试验参数范围内,增大转速与载荷会降低摩擦系数,其中转速对摩擦系数影响较大。

关键词：线接触副油-气润滑两相流数值模拟试验

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油——气润滑在轴承润滑上的应用

设备管理与维修 2000年第5期 28-28页

作者：孙时健王明波李柱明莱芜钢铁股份有限公司轧钢厂山东莱芜市271100

润滑是在机械设备摩擦副相对运动的表面之间加入润滑剂,以降低摩擦阻力,减少能量消耗和表面磨损,延长使用寿命。油雾润滑是稀油润滑的一种方式。它是将润滑油雾化,用一定压力输送到润滑点润滑,有优点也有局限性,如高粘度油雾化困难,废... 详细信息

润滑是在机械设备摩擦副相对运动的表面之间加入润滑剂,以降低摩擦阻力,减少能量消耗和表面磨损,延长使用寿命。油雾润滑是稀油润滑的一种方式。它是将润滑油雾化,用一定压力输送到润滑点润滑,有优点也有局限性,如高粘度油雾化困难,废油雾对环境产生污染,油雾量调节困难等。

关键词：轴承润滑油-气润滑油雾润滑润滑油

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希尔内斯钢公司轧钢机架的油—气润滑

国外钢铁 1993年第1期18卷 63-64页

作者： Phil.,AB 韩小锦

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滚滑轴承滑块的油-气两相流润滑分析

润滑与密封 2020年第5期45卷 43-48页

作者：卢黎明李中豪李夫谷开华东交通大学机电工程学院江西南昌330013

为改善滚滑轴承的润滑,运用两相流理论对其滑块进行油气润滑设计,建立滑块的油-气两相流CFD模型,分析不同入口角度、进气速度、进油速度和润滑油黏度对流场油相分布的影响。结果表明:油-气混合润滑方式能在内外滚道接触区形成有效的润... 详细信息

为改善滚滑轴承的润滑,运用两相流理论对其滑块进行油气润滑设计,建立滑块的油-气两相流CFD模型,分析不同入口角度、进气速度、进油速度和润滑油黏度对流场油相分布的影响。结果表明:油-气混合润滑方式能在内外滚道接触区形成有效的润滑油膜;油气管道夹角影响油滴分布,角度过大时大量油滴会在滑块侧面上附着,角度过小时油滴会在外滚道入口处堆积,造成供油连续性不好,油膜稳定性下降;进气速度过大会降低油滴附着率,无法形成有效油膜,而进油速度过大会造成润滑油累积,出现搅油现象,因此选择合适的进气和进油速度,才能控制油滴的大小和保持润滑过程的连续性;润滑油黏度会影响油滴在滑块上的附着效果,合理地选择润滑油黏度,才能保证流场油相分布均匀。

关键词：滚滑轴承滑块油-气润滑两相流

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高速主轴轴承的油-气集中润滑系统

制造技术与机床 2000年第4期 23-24,33页

作者：张松韩晓红济南二机床集团有限公司

文章介绍了油 -气集中润滑系统的工作原理、组成。

关键词：高速主轴轴承油-气润滑集中润滑数控机床

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微液滴撞击扰动下壁面油膜流动特性研究

微液滴撞击扰动下壁面油膜流动特性研究

作者：陈武安徽工业大学

学位级别：硕士

油-气微量润滑系统工作过程中,利用高压气体将润滑油以微油滴的形式输送到润滑区域,在摩擦表面形成一层薄油膜,其中,气流具有输送和冷却散热的作用。随着碳中和、绿色制造等理念的深入,具有低碳环保特性的油-气微量润滑系统的研究工作... 详细信息

油-气微量润滑系统工作过程中,利用高压气体将润滑油以微油滴的形式输送到润滑区域,在摩擦表面形成一层薄油膜,其中,气流具有输送和冷却散热的作用。随着碳中和、绿色制造等理念的深入,具有低碳环保特性的油-气微量润滑系统的研究工作备受关注。润滑油膜的形成质量是确保摩擦副润滑效果和提高设备使用寿命的关键,同时它还涉及到由气流作用和不同外界环境影响下的多尺度物理问题。相关研究表明,在高压气体和微油滴撞击扰动下,油膜形成及流动过程存在气泡夹带行为,气泡的存在将加速油膜的氧化变质,破坏油膜的完整性。目前,微油滴撞壁成膜流动行为的研究尚处于完善阶段,气泡夹带影响下油膜流动的研究仍不够深入。本文开展微液滴撞击扰动下壁面油膜流动特性研究,可以为深入研究油膜的微观流动行为和查明含气泡油膜流动力学机制提供参考,以及提升润滑效果有着重要意义。论文的主要工作内容和结论如下:(1)油-气微量润滑实验方案设计及合理性验证。首先对油-气微量润滑油膜流动实验系统的设计和总体架构要求进行说明,搭建油-气微量润滑油膜流动实验平台,对具体实验步骤和辅助设备介绍;最后开展油-气微量润滑油膜流动实验,验证实验方案的合理性和可靠性。研究表明:制定的油-气微量润滑油膜实验方案合理且可行,实验平台整体工作稳定,安全可靠。(2)油-气微量润滑油滴撞壁成膜流动特性实验研究。重点考察供气压力和供油量对壁面油膜流动特性的影响,探讨了微油滴撞壁成膜后形态演化的宏观过程,分析了不同供气压力和供油量对油膜铺展长度、速度、厚度的影响规律。研究表明:微油滴撞壁成膜流动有两个阶段。初始流动阶段油膜铺展面积呈圆形扩散增长,随后在油膜流动前端发展为指形状轮廓,供气压力促进油膜前端指形状轮廓形成。供油量是影响油膜厚度的主导因素,供气压力对油膜厚度有积极影响,增大供油量,油膜铺展长度和速度无较大变化,但显著增加油膜厚度;增大供气压力能较为明显改变油膜铺展长度和速度,降低油膜厚度,且存在低供气压力工况下,增大供气压力能轻微增加油膜厚度。供气压力和供油量对油膜流动稳定性的影响存在一个界定的阀值,低于这个阀值时,油膜波动强度随着供气压力和供油量增大而增大,超过这个阀值时,油膜波动强度处于阀值区间附近波动。(3)气流影响下的壁面油膜流动数值模拟研究。采用VOF方法,建立气流影响下的壁面油膜流动的二维数值模型,重点考察壁面油膜流动过程中内外流场结构变化。研究表明:油膜内部形成的涡旋改变了油膜内部流体流动方向,促进油膜出现隆起现象。油膜后端气流场形成的高速区诱发油膜内部产生速度分布梯度,随着油膜厚度增加,气流场高速区的范围和强度都增大,并且仅对中后端油膜表面产生扰动作用。(4)气泡夹带行为对油膜流动特性影响的数值模拟。重点考察气泡对油膜流动特性的影响,探讨了气泡与油膜表面的相互作用过程,分析了气泡的存在对油膜速度分布及空腔领域内流体和壁面压力的影响规律。研究表明:油膜夹带气泡的形变和迁移诱发气泡周围微流场的速度扰动现象,导致气液界面处产生非均匀速度梯度分布,进而引发油膜表面的形态波动;毛细波传播和运动造成的“凹陷区域”内压力分层和流体运动方向改变是油膜发生破裂的主要原因;油膜发生破裂时,油膜空穴部位发生明显的正、负压力波动现象,气泡附近壁面将承受一定的交变载荷作用。

关键词：油-气润滑油膜流动特性气泡数值模拟仿真