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微量供油下线接触副润滑增效分析

中国机械工程 2024年

作者：李书义郭峰黄柏林金薇香港城市大学机械工程系青岛理工大学机械与汽车工程学院

线接触副中常常会出现乏油(微量供油)状态，其降低了润滑性能甚至会造成润滑失效。实验发现，亲/疏油间隔供油的功能润湿表面能够提高微量润滑有效成膜。基于此，建立有限长滚子副润滑模型，分析了间隔供油中功能表面亲/疏油带宽及其工... 详细信息

线接触副中常常会出现乏油(微量供油)状态，其降低了润滑性能甚至会造成润滑失效。实验发现，亲/疏油间隔供油的功能润湿表面能够提高微量润滑有效成膜。基于此，建立有限长滚子副润滑模型，分析了间隔供油中功能表面亲/疏油带宽及其工作参数的影响规律，并与微量润滑油均匀分布和充分供油对比。结果表明：一定量润滑油供给下间隔供油方式可以达到润滑增效的作用，但其特殊的交替供油方式则会导致接触区润滑状态呈现一定的波动性；与均匀分布供油相比，间隔供油的润滑增效情况会受到功能表面亲/疏油带宽和卷吸速度的影响，参数不恰当的选择甚至会丧失润滑增效优势；分析数据可为微量润滑增效功能表面设计提供参考，具有一定工程指导意义。

关键词：微量润滑线接触间隔供油润滑增效

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变工况下高速轴承表面沟槽润滑增效设计

西安交通大学学报 2023年第4期57卷 142-151页

作者：阎贝朱赞霏王超马帅军闫柯长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院成都610213

针对滚动轴承在高速高压气帘影响下供油不足的问题,提出了基于表面沟槽结构的轴承润滑增效方法。首先,建立了考虑轴承真实结构、组件内部运动的轴承润滑仿真模型,利用沟槽的引流作用增强润滑油轴向流动能力,进而提升轴承润滑效率;其次,... 详细信息

针对滚动轴承在高速高压气帘影响下供油不足的问题,提出了基于表面沟槽结构的轴承润滑增效方法。首先,建立了考虑轴承真实结构、组件内部运动的轴承润滑仿真模型,利用沟槽的引流作用增强润滑油轴向流动能力,进而提升轴承润滑效率;其次,考虑轴承变工况服役特点,研究了供油量、转速、沟槽尺寸、喷嘴直径等因素对轴承润滑性能的影响规律,结合正交设计获得了影响沟槽润滑增效的多因素敏感性排序,基于参数归一化方法构建了适用于变工况的最优沟槽宽度预测公式。搭建了高速轴承润滑实验台,对比分析了不同宽度沟槽在轴承变工况下的润滑增效作用,结果表明,当轴承转速超过6000 r/min时,所提方法获得的最优沟槽结构使得轴承接触区润滑油流量提升5倍以上,显著提升了轴承的润滑效率。

关键词：高速轴承油气润滑正交设计润滑增效沟槽结构

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面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

西安交通大学学报 2022年第2期56卷 74-81页

作者：王超闫柯葛临风朱永生洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立... 详细信息

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型,探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为,在此基础上,开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律,针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明:当转速、供油位置等运行工况条件变化时,均存在工况适应性最优的沟槽宽度,且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加;弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力,且转速越高,大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。

关键词：高速轴承沟槽结构润滑增效工况适应性

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面向乏油工况的高速轴承润滑增效研究

机械工程学报 2022年第1期58卷 154-161页

作者：葛临风陈飞闫柯王超洪军朱永生西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

高速工况下轴承内部流动阻力增大、接触区供油效率降低导致轴承处于乏油润滑状态,严重影响轴承的服役性能。为提升高速下轴承内部润滑介质流动能力,改善轴承的润滑状态,本文提出一种面向滚动轴承喷射润滑的增效方法。通过在轴承内圈表... 详细信息

高速工况下轴承内部流动阻力增大、接触区供油效率降低导致轴承处于乏油润滑状态,严重影响轴承的服役性能。为提升高速下轴承内部润滑介质流动能力,改善轴承的润滑状态,本文提出一种面向滚动轴承喷射润滑的增效方法。通过在轴承内圈表面设计轴向沟槽结构,提升润滑介质的轴向流动能力,进而提高高速工况下轴承滚道及接触区域的润滑油量。通过建立沟槽化内圈表面润滑油流动模型,探索了沟槽结构流动引流及减阻机理,揭示了用于流动减阻的沟槽内底层润滑油带的形成规律并进行了沟槽结构优化设计。H7006C角接触球轴承润滑性能试验表明,在不同转速的乏油工况下,沟槽化轴承的温升均显著小于常规轴承,证实了本文润滑增效方法的有效性。

关键词：滚动轴承乏油润滑沟槽结构润滑增效

角接触球轴承内圈织构设计及对油气润滑两相流的影响

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润滑与密封 2024年第6期49卷 107-114页

作者：王保民闫瑞翔房文博朱生桥刘洪芹兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题,提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法,建立内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型,分析内圈织构对... 详细信息

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题,提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法,建立内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型,分析内圈织构对轴承油气两相流动及润滑增效的影响。结果表明:织构化轴承可以显著提高润滑油在内圈的保持量,同时改善轴承腔内润滑油分布不均的状况;在微织构附近油气两相流动更不规则,所产生的压力梯度和速度梯度有利于提高气液两相膜的承载力;随着轴承转速的升高,内圈织构润滑增效效果相对减弱;随着供油量的增加,内圈织构润滑增效效果更加显著。

关键词：角接触球轴承表面织构油气两相流润滑增效

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微量供油反润湿作用下润滑增效数值分析

摩擦学学报 2023年

作者：李伟李书义郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院

基于当今高速机械润滑和社会节能环保要求，微量润滑技术快速发展，而如何保证接触区润滑有效性成为关键.试验发现，基础油添加一定量硬脂酸后轨道润滑油呈现一定反润湿性，使得微量润滑油呈油滴状分布，能够达到润滑增效的目的.基于此... 详细信息

基于当今高速机械润滑和社会节能环保要求，微量润滑技术快速发展，而如何保证接触区润滑有效性成为关键.试验发现，基础油添加一定量硬脂酸后轨道润滑油呈现一定反润湿性，使得微量润滑油呈油滴状分布，能够达到润滑增效的目的.基于此，建立点接触微量润滑模型，分析油滴供油对接触区润滑的影响规律，并与均匀供油和充分供油对比.结果表明：一定量润滑油供给下油滴供油方式可以达到润滑增效的作用，但其增效作用不具有统一性，而且由于油滴非连续性供油方式则会导致接触区润滑状态呈现一定的波动性；与均匀分布供油相比，油滴供油的润滑增效情况会受到油滴分布情况的影响，工况参数的不恰当选择甚至会丧失其润滑增效优势；理论结果可为微量润滑增效设计提供数据参考，具有一定的工程指导意义.

关键词：微量供油反润湿润滑增效弹流润滑数值分析

激光诱导梳齿沟槽阵列表面的润滑增效研究及应用

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轴承 2023年

作者：谢自奇刘成龙郭峰李兴林王华杭州轴承试验研究中心有限公司青岛理工大学机械与汽车工程学院南京工业大学机械与动力工程学院

利用飞秒激光刻蚀技术，在滚动轴承内圈轨道中心两侧制备了梳齿型沟槽阵列，在限量供油条件下，利用滚动轴承摩擦力矩测量仪测量了轴承的摩擦力矩及轴承温升。结果表明，带有梳齿沟槽阵列表面的轴承摩擦力矩、外圈温升以及滚道磨损状态... 详细信息

利用飞秒激光刻蚀技术，在滚动轴承内圈轨道中心两侧制备了梳齿型沟槽阵列，在限量供油条件下，利用滚动轴承摩擦力矩测量仪测量了轴承的摩擦力矩及轴承温升。结果表明，带有梳齿沟槽阵列表面的轴承摩擦力矩、外圈温升以及滚道磨损状态均得到改善。限量供油条件下，轴承摩擦力矩降低率随着载荷增加而降低，外圈温升得到有效抑制。另外，利用光弹流润滑油膜测量试验机对限量供油条件下梳齿沟槽阵列表面的润滑油膜厚度进行了测量，验证了该表面对滚动轴承具有润滑增效的作用。

关键词：滚动轴承限量供油梳齿型沟槽摩擦力矩轴承温升润滑增效

楔形亲油轨道-超疏水复合图案化表面液滴引导及润滑增效研究

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表面技术 2023年第11期52卷 40-48页

作者：陈佳伟李晓莹郭世理张辉西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

目的实现液滴及润滑油在超疏水表面定向引导,并将其运用于机械摩擦副,改善摩擦润滑性能。方法提出一种简单的超疏水高疏油涂层制备方法,即在硅烷耦合剂作用下利用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)改性气相纳米二氧化硅,经交联... 详细信息

目的实现液滴及润滑油在超疏水表面定向引导,并将其运用于机械摩擦副,改善摩擦润滑性能。方法提出一种简单的超疏水高疏油涂层制备方法,即在硅烷耦合剂作用下利用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)改性气相纳米二氧化硅,经交联固化处理后制得具有超疏水高疏油特性的涂层。通过FT-IR分析涂层成分、SEM观测涂层形貌,验证了涂层制备方案的有效性。通过纳秒激光在疏油涂层上加工亲油楔形图案化表面,进行表面流体引导实验。通过开展球-盘标准摩擦实验和滚动轴承温升实验来验证楔形亲油图案化表面流体引导,用于实现机械摩擦润滑增效的有效性。结果通过对涂层表面进行成分分析,验证了C-F键长链在二氧化硅粒子表面上的成功枝接。通过对涂层表面进行形貌观测,验证了表面微纳米粗糙结构的成功构建。所制备得到涂层表面去离子水、PAO4、石蜡油、白油、PAO6、齿轮油接触角分别为157°、142°、143°、144°、136°、145°。相比之下,普通铝板表面去离子水、PAO4、石蜡油、白油、PAO6、齿轮油接触角分别为46°、16°、17°、20°、15°、24°,涂层具有优异的超疏水高疏油特性。通过液滴引导实验,确定液滴引导的楔形最优参数(长度L=30 mm,间距d=0.3 mm、宽度W=0.9 mm),并且楔形亲油图案化表面能够实现液滴的曲线以及逆重力定向运输。球-盘摩擦实验表明,楔形亲油图案化表面在不同工况下均可以有效降低摩擦因数,在低速重载条件下摩擦因数降低了16%。轴承温升实验表明,在转速相同的情况下,带有楔形亲油图案化表面的轴承温升均明显低于普通轴承。结论本文制备的涂层展现出超疏水、高疏油特性,同时设计的楔形亲油图案化表面成功实现了对水、润滑油的定向引导,使得润滑增效。

关键词：超疏水高疏油涂层亲油楔形图案纳秒激光液体单向引导润滑增效

角接触球轴承内圈织构设计及对油气润滑两相流的影响

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润滑与密封 2023年

作者：王保民闫瑞翔房文博朱生桥刘洪芹兰州理工大学机电工程学院

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题，提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法，建立了内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型，分析内圈织... 详细信息

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题，提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法，建立了内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型，分析内圈织构对轴承油气两相流动及润滑增效的影响。结果表明：织构化轴承可以显著提高润滑油在内圈的保持量，同时改善了轴承腔内润滑油分布不均的状况；在微织构附近油气两相流动更不规则，所产生的压力梯度和速度梯度有利于提高气液两相膜的承载力；随着轴承转速的升高，内圈织构润滑增效效果相对减弱；随着供油量的增加，内圈织构润滑增效效果更加显著。该研究为滚动轴承织构设计和润滑增效提供参考。

关键词：角接触球轴承表面织构油气两相流润滑增效