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零卷吸往复运动下的弹流润滑实验研究

润滑与密封 2021年第2期46卷 93-99,105页

作者：朱建荣孙楠楠郭灵燕王加林金旭阳王静潍柴动力股份有限公司内燃机可靠性国家重点实验室山东潍坊261061 青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 东华大学机械工程学院上海201620

使用常规球-盘光干涉试验机,研究零卷吸往复运动中油膜的变化情况。实验采用伺服电机驱动钢球与蓝宝石盘,以三角波的形式进行往复运动,两者速度相同但是方向相反。实验过程中采用光干涉技术测量球-盘之间的膜厚,实验后使用双光干涉法测... 详细信息

使用常规球-盘光干涉试验机,研究零卷吸往复运动中油膜的变化情况。实验采用伺服电机驱动钢球与蓝宝石盘,以三角波的形式进行往复运动,两者速度相同但是方向相反。实验过程中采用光干涉技术测量球-盘之间的膜厚,实验后使用双光干涉法测量接触区中截面油膜厚度。实验发现,往复条件下的油膜凹陷小于对应的稳态油膜凹陷,而且接触区发生了速度滑移,导致所产生的油膜凹陷形状和位置区别于零卷吸凹陷;乏油的发生导致接触区中出现大面积的干接触和混合润滑接触。

关键词：零卷吸往复运动表面凹陷边界滑移乏油

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零卷吸条件下有限长线接触热弹流润滑分析

润滑与密封 2007年第5期32卷 1-3,26页

作者：刘晓玲杨沛然青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033

应用多重网格技术和逐列扫描法,求得了零卷吸条件下有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解,给出了两固体表面和油膜中层的温度分布以及油膜内的流速分布。结果表明,油膜的最大压力、最小膜厚和最高温度均位于滚子的端部;在接触区中央... 详细信息

应用多重网格技术和逐列扫描法,求得了零卷吸条件下有限长线接触热弹流润滑问题的完全数值解,给出了两固体表面和油膜中层的温度分布以及油膜内的流速分布。结果表明,油膜的最大压力、最小膜厚和最高温度均位于滚子的端部;在接触区中央一带出现了油膜局部增厚现象,温度-粘度楔效应是弹流油膜局部增厚的根源。

关键词：零卷吸有限长线接触热弹流润滑

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零卷吸条件下弹流油膜表面凹陷现象研究

零卷吸条件下弹流油膜表面凹陷现象研究

作者：张彬彬青岛理工大学

学位级别：硕士

本文对卷吸速度为零时表面凹陷进行了研究。所做工作分为三部分:点接触高精度算法的研究、流体的流变性对线接触零卷吸热弹流的影响及点接触零卷吸热弹流表面凹陷的变化规律。论文首先讨论了点接触高精度算法以掌握热弹流数值求解的多... 详细信息

本文对卷吸速度为零时表面凹陷进行了研究。所做工作分为三部分:点接触高精度算法的研究、流体的流变性对线接触零卷吸热弹流的影响及点接触零卷吸热弹流表面凹陷的变化规律。论文首先讨论了点接触高精度算法以掌握热弹流数值求解的多重网格技术和温度场的求解方法。使用二阶差分格式离散数学模型中的Reynolds方程和能量方程,以冲击载荷为算例,对使用一阶差分和二阶差分的压力、膜厚和润滑油温升进行了对比。在线接触零卷吸表面凹陷研究中,揭示了从高速到低速条件下经典大凹陷向中央小凹陷的演化,考虑了流体的流变性对凹陷的影响,并对Newton流体和Eyring流体的数值结果进行了比较。分析了不同表面速度及载荷下的膜厚、摩擦系数及油膜的压力、温升、流速和剪应力分布。为了改善低速零卷吸的润滑性能,研究了润滑油的粘度、粘压系数及表面波纹度对膜厚及中心小凹陷的影响。同时研究了超高速下表面凹陷的变化规律。随后将零卷吸研究拓展到点接触部分,使用Eyring流体模型对实验光干涉图像进行了数值模拟,使用“温度-粘度楔”机理解释了实验中的中央小凹陷,低速时由于接触区内温升较低,故经典的大凹陷转变成中央小凹陷。讨论了速度对Newton和Eyring流体数值结果的影响。并分析了不同载荷下Newton和Eyring流体的压力、膜厚及油膜温升。

关键词：高精度零卷吸中央凹陷温度—粘度楔

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零卷吸变载工况的脂润滑失效机理

零卷吸变载工况的脂润滑失效机理

作者：谢伟东东华大学

学位级别：硕士

零卷吸工况,即两运动表面速度大小相等、方向相反的反向滑动工况,广泛存在于滚珠丝杠、无保持架滚动轴承之中。由于其工况的特殊性,接触区发热往往比较显著,因此润滑剂的成膜和润滑膜的寿命对滚珠丝杠、无保持架滚动轴承的长期可靠工作... 详细信息

零卷吸工况,即两运动表面速度大小相等、方向相反的反向滑动工况,广泛存在于滚珠丝杠、无保持架滚动轴承之中。由于其工况的特殊性,接触区发热往往比较显著,因此润滑剂的成膜和润滑膜的寿命对滚珠丝杠、无保持架滚动轴承的长期可靠工作具有重要意义。在工程实际中,变载问题广泛存在。针对该类问题,使用变载荷光干涉球-盘试验机,通过PLC编程控制伺服电机实现钢球和蓝宝石盘的速度变化,以及实现变载。实验过程中采用工业相机拍摄球-盘之间的油膜图像,实验后使用双光干涉法测量接触区中截面油膜厚度。全文研究内容由以下三个部分组成:油润滑条件下变载对接触区凹陷油膜成膜分布的影响,稳定载荷表面速度条件下润滑油/脂接触的润滑失效机理探究、变载工况脂润滑膜厚的失效机理分析。首先,研究了在加载条件下零卷吸弹流润滑表面凹陷油膜的分布。通过改变载荷、速度和加载周期的大小,观察“温度-黏度楔”凹陷油膜的分布情况。在加载情况下,当表面速度较低时且载荷较小条件下,油膜规律性不强,只有当载荷增加到一定程度,“温度-黏度楔”效应才会起作用,形成中央凹陷油膜。中央凹陷出现的时间随着表面速度的增加而提前。在速度较高条件下,中央小凹陷会迅速演化为大凹陷。与稳态结果的对比显示,时变效应会延迟“温度-黏度楔”效应的作用。其次,研究了稳态条件下油/脂润滑膜的快速润滑失效问题,并对钢球做了一些表面织构来改善润滑性能。通过观察在低速(0.004m/s)、中速(0.04m/s)、高速(0.4m/s)下的润滑脂和润滑油的油膜变化和润滑失效,发现在低速条件下,即使表面和速度都是恒定值,气穴区和乏油区的转化也导致这是一个时变问题,因此有效润滑维持很短时间后发生表面磨损。当表面速度升高后,“温度-黏度楔”效应增强会显著延长有效润滑时间。与纯滚动工况相比,零卷吸工况下,低速条件下脂润滑膜的寿命依然大于油润滑,但润滑脂的效果体现在高速条件下。脂润滑和油润滑条件下,接触区两侧的油槽可以有效延长润滑膜的寿命。最后,研究了在变载对脂润滑成膜和润滑寿命的影响。探究了载荷变化、速度和变载周期对表面凹陷和润滑脂增稠剂纤维团的分解的影响。实验结果表明:在低速和中速变载条件时不会产生明显的零卷吸表面凹陷,增稠剂会快速分解直至发生直接接触。在高速条件下,运动初期会有马蹄形油膜出现,且高速下会产生稳定的零卷吸表面凹陷。

关键词：零卷吸 “温度-黏度楔”效应脂润滑冲击载荷光干涉实验

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线接触零卷吸弹流条件下的急停分析

润滑与密封 2020年第12期45卷 60-66页

作者：张锐王静唐洪伟青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 东华大学机械工程学院上海201620

对滚珠丝杠、滚珠蜗杆、无保持架滚柱轴承中常见的零卷吸状态下的急停问题进行热弹性流体动力润滑模拟;采用不同的初始零卷吸表面速度和急停时间,探讨线接触零卷吸条件下发生急停时油膜压力、膜厚和温升的变化。结果表明:相同急停时间下... 详细信息

对滚珠丝杠、滚珠蜗杆、无保持架滚柱轴承中常见的零卷吸状态下的急停问题进行热弹性流体动力润滑模拟;采用不同的初始零卷吸表面速度和急停时间,探讨线接触零卷吸条件下发生急停时油膜压力、膜厚和温升的变化。结果表明:相同急停时间下,中心压力和中心膜厚在急停过程中逐渐增大,随初始零卷吸表面速度的增加而轻微减小;初始零卷吸表面速度相同时,中心压力和中心膜厚均随急停时间的增加而逐渐增加;油膜的温度峰在急停前期缓慢下降,而在急停后期急剧下降。零卷吸工况下的急停会造成运动过程中接触区中心压力的急剧增加,会导致两接触固体间的应力远超过材料的屈服极限,使两接触表面会发生塑性变形,造成表面损伤。

关键词：线接触零卷吸急停弹流润滑

变速条件下点接触弹流润滑问题的光干涉实验研究

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变速条件下点接触弹流润滑问题的光干涉实验研究

作者：金旭阳青岛理工大学

学位级别：硕士

本文研究了在非稳态条件下,椭圆接触与点接触的油膜特性。全文由以下三大部分组成:椭圆接触纯滑动条件下急停对表面凹陷的影响、纯滑往复条件下椭圆接触油膜特性的实验研究和零卷吸往复条件下润滑油膜的变化过程。首先,本文通过实验研... 详细信息

本文研究了在非稳态条件下,椭圆接触与点接触的油膜特性。全文由以下三大部分组成:椭圆接触纯滑动条件下急停对表面凹陷的影响、纯滑往复条件下椭圆接触油膜特性的实验研究和零卷吸往复条件下润滑油膜的变化过程。首先,本文通过实验研究了在纯滑动椭圆接触条件下急停对弹流润滑表面凹陷现象的影响。通过改变载荷与速度的大小,观察“温度-黏度楔”凹陷油膜向挤压凹陷油膜的转化情况。载荷增加时,中心膜厚在初始阶段会有所增加随后急剧下降,同时能够发现,“温度-黏度楔”凹陷出现的时间与凹陷到达接触区中心的时间均缩短。其次,本文使用光干涉试验机对钢滚子和玻璃盘之间形成的椭圆纯滑动往复运动进行了研究,重点研究了润滑状态由弹流润滑向边界润滑的转化以及接触表面磨损的发生。通过改变运动周期来控制运动行程,定义了径程比λ=a/L来表示工作行程和赫兹接触短半径的关系,观察三种不同的径程比λ在往复-微动中油膜的变化情况,径程比越大,接触区内的边界膜区域越大。最后,为了探究内燃机凸轮-挺杆运动当中出现的零卷吸现象,进行了对应的实验研究。使钢球与蓝宝石盘以三角波的往复形式进行零卷吸运动。在充分润滑的条件下,采用3种载荷与3种运动冲程的形式来观察往复运动过程中的油膜形状,探究了载荷、最大表面速度和周期对表面凹陷与油膜形状的影响。实验结果显示:在往复零卷吸运动初期有马蹄形形状的油膜出现,在接触区右侧会产生一个楔形油膜。

关键词：急停 “温度-黏度楔” 椭圆接触零卷吸往复运动

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脂润滑弹流膜厚的实验研究

脂润滑弹流膜厚的实验研究

作者：王珊珊青岛理工大学

学位级别：硕士

本文研究了在非稳态条件下,润滑脂油膜的变化过程。全文主要分为以下三大部分:纯滑动条件下启停对表面凹陷的影响、零卷吸往复条件下润滑脂的变化过程、滑滚比对接触区润滑脂分布的影响。本文中所有的实验都是在自主研发的光干涉球盘点... 详细信息

本文研究了在非稳态条件下,润滑脂油膜的变化过程。全文主要分为以下三大部分:纯滑动条件下启停对表面凹陷的影响、零卷吸往复条件下润滑脂的变化过程、滑滚比对接触区润滑脂分布的影响。本文中所有的实验都是在自主研发的光干涉球盘点接触实验台上进行的,采集得到光干涉图像后利用自主研发的测量软件测得油膜厚度及其变化过程。实验中钢球和盘的运动形式可以通过两个PLC程序分别控制,为反向往复运动的实验创造了前提条件。首先,在启动或急停过程中采用的是黏度较大的PB680润滑油,以研究热凹陷和挤压凹陷之间的相互转化过程,了解热凹陷形成的机理。在研究急停过程中,主要改变的条件是载荷和速度。在启动过程中,主要改变的条件是载荷和加速度。研究发现载荷和速度都会对热凹陷与挤压凹陷之间的转化过程产生一定的影响。其次,对零卷吸往复条件下润滑脂膜的变化情况进行了研究。本组实验采用的是钢球与蓝宝石盘作为接触面,研究多种商业用脂在不同冲程条件下所得到的脂膜变化情况。在反向往复运动过程中的一个冲程中,加速段和减速段的膜厚明显不一致,而且,润滑脂本身的性能以及冲程长短都会影响接触区内乏脂周期的长短。最后,研究了滑滚比对接触区内润滑脂纤维团存在时间的影响。载荷的改变对润滑脂纤维团在接触区内的存在时间并没有明显的影响。当滑滚比相同时,球速越低,接触区内润滑脂存在的时间就越长。另外,当滑滚比接近0时,接触区内润滑脂纤维团在被推出接触区之后会有新的润滑脂进入接触区,在经过多个周期之后,接触区内的润滑脂纤维团会被碾平,平铺在接触区内。

关键词： “温度-黏度楔” 挤压效应零卷吸往复运动乏脂纤维团