发动机矢量推力作动器采用燃油作为传动介质,燃油的低黏度将使作动器密封接触面处于不良润滑条件,密封件摩擦磨损问题突出。针对燃油介质作动器不同压力、作动速度及油液温度的工作环境,建立往复密封热弹流混合润滑数值仿真模型,分析往复密封接触面摩擦热效应对油膜行为的影响,确定热分析边界条件,计算密封系统的瞬态温度分布。根据热分析结果,对油液黏度及密封区域内的油膜厚度进行修正,考虑密封件润滑条件探究摩擦热效应对密封性能与磨损特性的作用机理,分析不同工况条件对油膜厚度、摩擦力和磨损深度分布的影响,为设计高性能航空密封件奠定理论基础。

从工件塑性变形和刀具与工件摩擦的角度出发,分析了切削仿真过程中热量的来源,分别针对不考虑切削热、只考虑塑性热、只考虑摩擦热、同时考虑塑性热及摩擦热四种工况,研究了切削仿真过程中的切削力、切削温度、工件应力和应变以及能量的变化规律,并对不同工况下的仿真效率进行了对比分析。结果表明在热源参数的软化作用下,切削力和工件应力都会降低,而应变会略有增加;摩擦热源参数对切削力、工件应力的贡献度相对较大,而塑性热源参数对切削温度的贡献较大;考虑切削热的仿真效率要远远低于不考虑切削热的情况,并且摩擦热源参数对仿真效率的影响要大于塑性热源参数。

为分析摆线轮啮合过程中的温度特性,研究不同修形方式对摆线轮温度的影响规律,考虑摆线齿轮常用的3种组合修形方式,以相同的径向间隙为前提,对比分析摆线轮修形前后的接触应力与摩擦热量在轮齿上的分布情况。利用有限元分析,计算出修形前后温度场中的温度分布情况。结果表明:对摆线齿轮进行齿廓修形可以有效降低齿轮的稳态温度,组合修形中降温效果最佳的修形方式为正等距+正移距修形;单齿上温度梯度的密集程度随着啮合范围的减小而增大;摆线轮修形前后瞬时摩擦热量的最大值不受影响,峰值所处的位置会发生变化,而周期摩擦热量的峰值位于轮齿的同一啮合相位角上,但数值会随着轮齿受到的压力的增大而增大。

微摩擦热实验比较复杂，现有实验条件还难以对其进行较为深入的研究。采用有限元数值方法模拟硅材料微机电器件表面镀Si—DLC膜前后的弹塑性接触及摩擦热分布的性能。用Ansys10．0建立弹塑性接触和摩擦热分析的有限元几何模型，分析弹性阶段和弹塑性阶段各参数与接触性能之间的规律、摩擦热及热耦合应力的分布规律。研究结果表明：硅表面镀上一层Si—DLC膜后，其抵抗外力变形能力和抗磨性得到很大的提高，而且摩擦热引起的升温和热耦合应力大大降低。

基于表面粗糙和波度假设,考虑接触摩擦热,建立了高温螺旋槽气体端面密封润滑分析模型,采用有限差分方法对气膜压力、温度分布和表面接触力进行了数值迭代求解,重点分析表面波度对气膜承载力和泄漏率的影响规律。结果表明表面波度对螺旋槽密封气膜压力分布、承载能力和泄漏率影响明显,全膜润滑状态下表面波度使得气膜承载能力下降、泄漏率增加,在3~5μm膜厚设计区间内,表面波度波幅增加到0.8~1.5μm可使得气膜开启力下降5%,泄漏率增加50%以上;混合润滑或小膜厚状态下,接触摩擦热可导致明显的气膜温升,并且表面波度可使气膜承载能力和泄漏率增加;螺旋槽密封气膜承载能力和泄漏率随环境温度的增加均呈现单调增加的变化趋势,温升200 K条件下开启力、泄漏率的增幅均可达到10%。

本文主要针对镇海炼化装置氢能制造部1#油制氢合成氨装置4112-P3-2碳黑水泵机械密封异常失效的情况进行分析。通过分析,找到引起机械密封异常失效的可能性并提出针对性解决措施。通过措施的实施来消除目前存在的问题,对设备的正常运行起到一个正向且积极的作用,延长其连续运行的时间以此来提高整个装置的生产稳定性,保障装置运行带来的经济性,降低装置运行中的安全风险。

为研究和掌握混合摩擦状态下机械密封端面摩擦热的变化规律,基于端面接触分形模型和平均膜厚分形模型,建立了机械密封端面混合摩擦热计算模型,并通过计算分析了端面混合摩擦热的影响因素。结果表明,随着转速的增大,总摩擦热和液膜黏性剪切摩擦热比增大,微凸体接触摩擦热比减小;随着密封介质压力或弹簧比压的增大,总摩擦热近似呈线性增大,黏性剪切摩擦热比减小,接触摩擦热比增大;随着端面分形维数的增大和特征尺度系数的减小,总摩擦热和黏性剪切摩擦热比增大,接触摩擦热比减小,且端面越光滑,总摩擦热、黏性剪切摩擦热比、接触摩擦热比的变化幅度越大;当密封端面处于混合摩擦状态时,接触摩擦热大于黏性剪切摩擦热。

轴承温度升高产生的热膨胀会破坏轴承零件间的配合关系,影响轴承运动的灵敏性,降低轴承的使用寿命。为了解滚滑轴承承载运动时摩擦热引起的温度变化,辅助该新型轴承的结构设计,建立滚滑轴承承载运动的摩擦动力学模型;利用ABAQUS软件对滚滑轴承进行摩擦热仿真分析。结果表明:滚滑轴承从启动到稳定运转过程中,摩擦力矩由小到大,再变小,最后趋于稳定;在启动阶段,轴承承载区会出现一定温升,而非承载区基本上不会出现温升;在运转阶段,承载区的温升区域呈现不对称性且靠向非承载区;在启动和运转阶段,滑块与内外圈接触区的温升大于滚子与内外圈接触区的温升;外圈承载区滚道的热量积累比内圈滚道更严重,温度比内圈滚道温度上升得更快;内外圈热流密度相差不大,外圈承载区的热流密度相对稳定。

根据GE30C型自润滑关节轴承的实际结构与工况,用软件ANSYS Workbench分别建立了它在径向受载情况下作倾斜摆动和旋转摆动的有限元模型,对其温度场进行分析并得出温度的分布规律;采用正交试验法分析倾斜摆动时径向载荷、最大摆角、摆动周期和摩擦因数等对衬垫摩擦生热的影响规律,为该类轴承的合理选择与使用提供参考。

针对多型采用O形密封圈的产品磨损失效且无相关磨损仿真手段的现状,基于ARCHARD的摩擦磨损模型,利用ANSYS软件结构分析与热分析功能,提出了一种用于进行O形密封圈磨损仿真计算的方法。仿真过程中综合考虑了接触压力和摩擦热对摩擦磨损的影响,采用网格重构的方法解决了仿真过程中难于对材料磨损进行模拟的问题,并将仿真过程以编程的方式实现。结合工程实际,提出了判断O形密封圈磨损失效的依据。给出了应用此方法进行计算的具体算例。