考虑表面接触力的滑靴副油膜特性分析方法
由于受倾覆力及刚体表面粗糙度影响,液压柱塞泵斜盘-滑靴运动副(滑靴副)在相对运动时处于混合润滑状态。斜盘和滑靴表面接触引起弹性和塑性变形,进而产生表面接触力。接触力与油膜厚度密切相关,在油膜特性分析时不应被忽略。提出一种基于流体动压润滑理论的滑靴副油膜特性(油膜厚度、压力分布、油膜间隙流量)的分析与计算方法,考虑了滑靴副粗糙表面的支撑力影响。在雷诺流体动压润滑方程基础上,考虑滑靴副刚体表面粗糙度水平和油膜厚度,计算液压柱塞泵不同工况下的表面接触支撑力,并将接触力融入运动副的受力方程。提出了基于改进的雷诺流体动压润滑方程的数值计算方法,并进行了仿真分析,通过间接对比滑靴副间隙流量的仿真结果,证实了提出方法的有效性和结果的准确性。
抗泡剂对工业齿轮油性能的影响
润滑油在工业齿轮箱运行过程中,受到搅拌、震荡等作用,体系中会混入空气,两相介质在界面张力的作用下形成泡沫[1]。此外,润滑油中的表面活性剂富集于气泡表面,分子间的电荷效应、空间位阻效应以及自身的马格朗尼效应[2]会增加润滑油的稳泡倾向。在机械设备运行过程中,泡沫的出现会破坏齿轮表面油膜的完整性,使得润滑方式从混合润滑向边界润滑靠近,从而导致齿轮表面磨损、疲劳、点蚀、烧结等问题[3~4];泡沫的长期存在还会加速油品老化,严重影响油品的使用寿命。在有循环系统的齿轮箱中,通过试车阶段对液压设备排气,调整回油管路位置、控制油温变化、校准液面高度等物理手段可避免工业齿轮油泡沫的产生[5~6]。然而,由于实际工况的复杂多变,物理手段难以稳定、高效地解决泡沫问题,工业上常使用抗泡剂提高油品的泡沫性能,以减少泡沫的...
基于混合润滑模型的往复密封动特性研究
为研究往复运动密封性能,采用MatLab数值方法建立一种混合润滑模型,该模型包含弹性力学、流体力学和接触力学分析。基于混合润滑模型,研究粗糙度和往复速度对动态往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度等密封性能的影响规律,揭示液压往复密封机制。结果表明往复运动密封圈处于混合润滑状态,接触区不仅有流体压力,还包含粗糙度接触压力;存在临界粗糙度σc和临界速度u c,当粗糙度σ<σc时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越小的内泄漏,当σ≥σc时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越大的外泄漏;当速度u
飞机起落架减震支柱用T形密封圈性能分析
起落架减震支柱是飞机的重要部件,其密封失效会导致飞机强烈的颠簸跳动,进而影响任务的执行和飞行安全。选取某型飞机起落架减震支柱用T形密封圈,通过ABAQUS有限元软件对T形圈进行仿真,获得不同工况下T形圈的应力应变云图,分析T形圈静态接触压力随工作压力和摩擦因数的变化规律;建立往复密封T形圈的混合润滑模型,以摩擦力和泄漏量作为评价指标,获得往复运动速度对T形圈密封性能的影响。结果表明:工作压力每增加5 MPa,最大von Mises应力增加1.2倍左右,上部支撑环与T形圈右侧的接触区域为易发生失效部位;最大应变量受摩擦因数影响较小,主要出现在下部支撑环与T形圈接触的圆角位置;随着缓冲支柱运动速度的提高,净泄漏量增加,摩擦力减小。
混合润滑状态下旋转唇形密封的失效机制模型
为探究旋转唇形密封的失效机制,综合考虑流体、微凸体、弹性变形和温度对旋转唇形密封的影响,构建旋转唇形密封多场耦合模型,并基于多场耦合模型与关键点更新策略提出混合润滑状态下旋转唇形密封的磨损退化模型仿真方法。通过设计故障模拟试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了仿真方法的有效性。结果表明:唇形密封件在初期磨损速率较大,之后趋于平缓;唇尖处接触压力最大,磨损速率最大。
曲轴偏置对活塞裙部混合润滑特性的影响
建立活塞裙部-缸套系统的混合润滑仿真模型,分析曲轴偏置对活塞动力学和裙部润滑性能的影响。活塞动力学模型中考虑了活塞环和连杆的影响,润滑模型以平均雷诺方程、粗糙表面微凸体接触模型和雷诺边界条件为基础,考虑了变形和润滑油剪切变薄效应对润滑性能的影响。分析曲轴偏置对活塞2阶运动和裙部润滑性能的影响,探索降低活塞摩擦损失的潜在技术方案。通过样件试制和试验,验证所提出技术方案的可行性。结果显示,曲轴正偏置是降低活塞裙部摩擦和整机油耗的一种有效措施。
空间应用高速转子轴承润滑特性分析
针对空间用高速转子轴承的润滑失效问题,综合考虑接触几何、真实粗糙表面形貌、弹性变形、润滑剂流变特性以及滚珠高速自旋特性等因素的影响,建立角接触球轴承的混合润滑统一模型;分析转速、载荷、真空、高低温等工况环境条件对轴承微观传动界面接触与润滑特性的影响规律,并针对算例给出各种润滑状态之间的临界转速。结果表明：随着转速的提高,轴承接触界面润滑状态逐渐改善;除了极低转速,轴承接触界面压力峰值总体随载荷增大而增加;油膜厚度随着大气压强的增大而增大,界面压力峰值随着大气压强的增大而减小;油膜厚度随着温度的增加而减小,界面压力随温度的升高而增大;低速条件下离心力、微重力引起的入口区域乏油对润滑特性影响较小。
混合润滑状态下粗糙界面法向接触刚度计算模型与特性研究
机械装备系统的静态特性和动力学特性取决于系统接触界面法向接触刚度。基于粗糙表面形貌的Greenwood-Williamson统计模型描述与液体润滑界面的油膜共振模型和弹簧模型,推导了机械结构混合润滑粗糙界面固体接触刚度和液体润滑介质接触刚度,并实现粗糙微凸体固体接触刚度与液体润滑介质接触刚度的耦合,提出了一种混合润滑状态下粗糙界面法向接触刚度的计算模型,分析了接触界面形貌参数、润滑介质和接触基体材料属性对界面法向接触刚度的影响规律。结果表明润滑介质的声阻抗是影响液体接触刚度的主要因素,声阻抗增大时,液体接触刚度减小;接触基体材料的表面形貌和弹性模量是影响固体接触刚度的主要因素,界面粗糙度和弹性模量增大时,固体接触刚度增大。混合润滑粗糙界面接触刚度计算模型的提出,为机械结构润滑接触界面的刚度计算、性...
水压轴向柱塞泵的阶梯浅腔滑靴
为了改善水压轴向柱塞泵滑靴的静压支承性能,提出了一种利用动静压混合润滑的阶梯浅腔滑靴结构,并就其结构尺寸和支承性能与普通的滑靴结构型式进行了比较和相应的计算,发现其支承性能有所提高.
基于混合润滑的深海溢流阀动特性研究
电液比例溢流阀是深海远程控制和高精度控制的关键元件之一，笔者对其在深海下润滑方式、控制特点以及动态特性的进行了研究。基于混合润滑和粘性阻尼模型，针对深海极端工况特点，采用经典控制理论对深海溢流阀进行了建模和仿真，并在拟深海极端环境的高压模拟舱对其进行了试验研究。仿真计算和试验结果表明：水深环境外部压力的增大引起工作介质的粘度增加，导致溢流阀在大深度深海时动态特性变坏，从而得出了低粘度工作介质和低液压阻尼是深海液压控制系统性能设计中需考虑的重要因素之一。