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润滑与密封 2023年第9期48卷 187-192页

作者：刘勇邱明张海谷晓光河南科技大学机电工程学院河南洛阳471000 苏州轴承厂股份有限公司江苏苏州215129

提出一种判定全膜弹流润滑下圆柱滚子轴承滚子极限偏斜角的方法。以NU206E圆柱滚子轴承为研究对象,建立偏斜状态下的有限长线接触弹流润滑模型,通过拟合偏斜角与最小油膜厚度的关系曲线,结合膜厚比公式,探究全膜弹流润滑下的滚子极限偏... 详细信息

提出一种判定全膜弹流润滑下圆柱滚子轴承滚子极限偏斜角的方法。以NU206E圆柱滚子轴承为研究对象,建立偏斜状态下的有限长线接触弹流润滑模型,通过拟合偏斜角与最小油膜厚度的关系曲线,结合膜厚比公式,探究全膜弹流润滑下的滚子极限偏斜角。结果表明:当滚子偏斜后,滚子与滚道间的油膜压力和油膜厚度分布不再关于Y=0截面对称,而是一端油膜压力增大、油膜厚度减小,另一端相反,并且压力的变化更为明显,引起了接触压力集中的现象;随滚子偏斜角的增大,最小油膜厚度减小,压力集中于一端的现象越加明显;当滚子偏斜角大于极限偏斜角时,轴承不再处于全膜弹流润滑状态,润滑效果变差。研究成果可为偏斜状态下轴承润滑状态的判断提供参考。

关键词：极限偏斜角全膜弹流润滑偏斜滚子有限长线接触

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偏歪斜下航发圆柱滚子轴承的热弹流润滑特性研究

偏歪斜下航发圆柱滚子轴承的热弹流润滑特性研究

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作者：刘勇河南科技大学

学位级别：硕士

圆柱滚子轴承由于其高承载、低摩擦的特性,被广泛应用于航空航天领域。但航空航天恶劣的工作环境和高的可靠性需求对轴承的各项性能提出了更高的要求。其中,轴承的润滑设计问题是极其重要的部分,特别是由于各种因素使滚子偏、歪斜后,轴... 详细信息

圆柱滚子轴承由于其高承载、低摩擦的特性,被广泛应用于航空航天领域。但航空航天恶劣的工作环境和高的可靠性需求对轴承的各项性能提出了更高的要求。其中,轴承的润滑设计问题是极其重要的部分,特别是由于各种因素使滚子偏、歪斜后,轴承的润滑性能将变得更差,从而导致航天设备处于极其危险的环境。因此,对于滚子偏、歪斜后的轴承润滑特性分析是十分必要的。本文将通过弹流润滑理论,针对滚子偏、歪斜的特殊工况对轴承润滑性能进行研究分析,以期保证轴承在特殊工况下的良好润滑性能,从而为整个系统的稳定正常工作提供基础保障。首先,针对航发圆柱滚子轴承的恶劣工况,建立相切圆弧修形下的有限长线接触弹流润滑数学模型,通过多重网格法对弹流问题进行数值求解,分析载荷、转速以及凸度量对轴承接触区油膜压力和厚度的影响规律,结果表明:随着载荷的增大,接触区的油膜压力逐渐增大,膜厚减小,并且滚子的两端变化更为明显;转速的增大会使膜厚整体逐渐增大,油膜压力变化则不太明显;而改变滚子的凸度量会使油膜压力和膜厚分布趋于平整。其次,在上述研究的基础上,考虑圆柱滚子轴承的热效应和滚子偏、歪斜效应,对不同偏、歪斜工况下的接触区油膜压力、厚度和温度进行求解,探究滚子偏斜角和歪斜角对接触区润滑性能的影响规律,结果表明:滚子偏斜后,油膜压力、膜厚和温度分布会向滚子承载端倾斜,并且随着偏斜角的增大,最大油膜压力、最大油膜温度会逐渐增大,最小膜厚会逐渐减小;而滚子歪斜后,油膜压力、膜厚和温度会随歪斜的方向歪斜对称分布,最大油膜压力和最大油膜温度会随着歪斜角的增大而增大,最小膜厚会逐渐减小,但增大和减小的幅度较小;相比之下,滚子偏斜对轴承润滑性能的影响要远大于滚子歪斜。然后,基于滚子偏斜下的热弹流润滑理论,通过分析滚子偏斜对轴承接触区油膜厚度的影响规律,拟合出滚子偏斜角与最小膜厚的关系式,结合膜厚比公式,从润滑角度提出了一种判定圆柱滚子轴承处于良好润滑状态下的滚子极限偏斜角的方法,并在此基础上研究分析轴承滑滚比、滚子长径比和修形凸度量对滚子极限偏斜角的影响,结果表明:随着滑滚比和滚子长径比的增大,滚子的极限偏斜角会逐渐降低,大长径比的滚子对偏斜更加敏感;而对于本文选取的三个凸度量,滚子极限偏斜角会随着凸度量的增大而减小。最后,先通过与相关文献中理想工况下的光干涉油膜厚度测量试验进行对比分析;再利用Rtec摩擦磨损测试仪对不同润滑油下的圆柱滚子轴承摩擦力矩进行测量,通过和理论数值计算结果进行对比,相对误差小于10%,验证本文弹流润滑理论计算结果的准确性。综上所述,本文通过对滚子偏、歪斜状态下的圆柱滚子轴承热弹流润滑特性进行分析,探究了轴承工况和结构参数对接触区润滑性能的影响规律,再通过拟合滚子偏斜角与最小膜厚的关系曲线,结合膜厚比计算公式,提出了判定轴承处于良好润滑状态下的滚子极限偏斜角的方法,以期研究成果为特殊工况下轴承的润滑设计提供一定参考。

关键词：滚动轴承热弹流润滑有限长线接触偏歪斜全膜润滑极限偏斜角

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