發(fā)布時間：2020-04-13 05:50

【摘要】： 工程中應用十分廣泛的滾子類摩擦副通常在潤滑條件下工作,其壓力分布、膜厚膜形及溫度分布對機器零部件的性能和壽命有很大影響,需進行凸度設(shè)計以改善此類摩擦副的承載能力和潤滑狀況。本文以滾子類摩擦副為應用對象,研究了有限長線接觸彈性流體動力潤滑問題,探討了凸度滾子的穩(wěn)態(tài)熱彈流設(shè)計和動態(tài)等溫特性,考察了潤滑劑、載荷、速度等工況參數(shù)和凸度修形參數(shù)對壓力分布、膜厚膜形、溫度分布的影響,討論了加減速、起停、急停以及擺動等特殊變速運動下的壓力分布和成膜特性。完成的主要工作如下: 一.基于多重網(wǎng)格技術(shù),通過引入附加項強制構(gòu)造溫度分析矩陣主對角優(yōu)勢,限制壓力溫度的合理范圍以及對于苛刻工況由工況參數(shù)接近的相對溫和工況的計算結(jié)果提供良好初值等數(shù)值技巧,構(gòu)建了適用于有限長線接觸熱彈流分析的高效穩(wěn)定的計算方法,可在接觸長寬比達到100,接觸壓力達到2.0 GPa的苛刻工況下得到收斂解。以此為工具,系統(tǒng)完整的定量模擬了Wymer等在此領(lǐng)域完成的經(jīng)典光干涉試驗,分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合很好,從而驗證了分析程序的正確性。 二.系統(tǒng)深入分析了工程中常用的相交圓弧修形滾子的重載穩(wěn)態(tài)熱彈流特性,包括此種滾子的兩個修形參數(shù):修形長度和修形半徑的影響;速度、載荷和滑滾比等工況參數(shù)的影響;Eyring非牛頓效應的影響;并探討了彈流溫度場與壓力場分布規(guī)律的相似性以說明凸度設(shè)計對彈流溫度分布的影響。研究表明:只要修形參數(shù)合適,相交圓弧修形滾子將分別在修形起始位置以及靠近軸向出口位置出現(xiàn)兩次軸向頸縮,軸向頸縮與徑向頸縮共同阻礙了潤滑油流出接觸區(qū)從而增加膜厚,即“封油效應”。合理修形的此類滾子可對工況有較好的自適應性,從成膜的角度講,潤滑失效與“封油效應”的無法建立是對應的;端部的壓力集中程度主要由修形半徑和載荷決定。使用Eyring非牛頓流體有利于改善此類接觸副的承載能力和潤滑狀況,但Eyring非牛頓效應對這種滾子的凸度設(shè)計沒有明顯影響。壓縮功是導致彈流溫度梯度與壓力梯度相似性的主要原因。凸度設(shè)計在改善壓力分布的同時也將改善溫度分布,進而改善由熱效應導致的各種疲勞現(xiàn)象。
【圖文】：

(a) 邊緣效應 (b) 凸度量圖 1.1 接觸副在靜彈性接觸下可能出現(xiàn)的邊緣效應及滾子的凸度觸摩擦副在工程實踐中廣泛存在，例如滾子類軸承中的滾動體和滾的漸開線齒輪的輪齒之間，盤狀凸輪與從動件滾子之間，摩擦式無擦滾子之間。與點接觸副相比線接觸副可承受更重的載荷，因此在到普遍應用[25]。性力學[26]指出：不修型的直母線滾子與滾道在靜彈性接觸時，滾子出現(xiàn)如圖 1.1(a) 所示的奇異分布，稱為“邊緣效應”，將加速疲勞這已被工程實踐所證實。為避免這種情況的發(fā)生，需要對接觸副母形，通過凸度設(shè)計，，來減少和消除接觸副邊緣的壓力奇異分布，改以延長接觸副的壽命。設(shè)計[27~30]屬于精細幾何設(shè)計，以微米計量，包括凸型和凸度量兩方型指接觸副母線輪廓的幾何形狀，如對數(shù)輪廓，相交圓弧修形輪廓

10.1 有限長線接觸摩擦副(以相交圓弧修形滾子為例擦副由滾子 a 與半無限平面 b 組成。滾子繞軸向單板 b 以速度 ub平動。設(shè)兩固體的速度方向相同且半徑記為 Rx，全長為 L。分別沿滾動速度方向，，z 坐標。z 方向坐標位于兩固體內(nèi)的部分分別記為分仍記為 z。圖中的滾子在距滾子端部 0.5l 處使用。不失一般性，下文的數(shù)學模型不限定滾子的凸型
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH117

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 兌關(guān)鎖,丁武學;線接觸彈流問題中油膜厚度的理論計算[J];機械科學與技術(shù);1998年05期

2 陳冠國;建筑機械必須進行摩擦學設(shè)計[J];建筑機械;1997年10期

3 ;征稿簡章[J];摩擦學學報;2008年02期

4 ;征稿簡章[J];摩擦學學報;2008年03期

5 湯勝常,吳海華;上海市冶金工業(yè)系統(tǒng)摩擦學調(diào)查[J];潤滑與密封;1985年01期

6 ;征稿簡章[J];摩擦學學報;2007年02期

7 殷春永;段立斌;;中英兩國摩擦學領(lǐng)域科研合作取得良好開端[J];表面工程資訊;2009年05期

8 鞏志德;摩擦學在我廠的應用[J];中國設(shè)備工程;1990年02期

9 李娜;摩擦學研究的前沿領(lǐng)域──納米摩擦學[J];航空精密制造技術(shù);1996年04期

10 王成軍,朱均;摩擦學數(shù)據(jù)倉庫的建立與信息檢索方法[J];摩擦學學報;1998年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 ;前言[A];第七屆全國摩擦學大會論文集（二）[C];2002年

2 秦襄培;許教明;;GIS技術(shù)在摩擦學研究中的應用[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

3 王大中;;摩擦學重在應用——中國機械工程學會摩擦學分會教育培訓委員會[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

4 肖峰;李健;;摩擦學測試中計算機控制變頻器的開發(fā)應用[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

5 林福嚴;;前言[A];歷史的回顧與啟示——摩擦學創(chuàng)立40周年紀念文集[C];2007年

6 馮偉;袁成清;汪選國;周新聰;嚴新平;;接觸表面摩擦學仿真設(shè)計建模研究[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

7 趙春華;嚴新平;周新聰;馮偉;;基于數(shù)值模擬方法的摩擦學系統(tǒng)特性的描述研究[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

8 ;前言[A];第八屆全國摩擦學大會論文集[C];2007年

9 溫詩鑄;;試述我國摩擦學研究的發(fā)展[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學大會暨第七屆全國青年摩擦學學術(shù)會議會議論文集[C];2004年

10 汪德濤;;二○○○年的摩擦學展望[A];摩擦學第四屆全國學術(shù)交流會論文集（第二冊）[C];1987年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 李峰　通訊員 白浩然;第六屆中國國際摩擦學會議召開[N];甘肅日報;2011年

2 張嗣偉;無所不在的摩擦　大有作為的摩擦學[N];中國教育報;2005年

3 鄒寧;摩擦學和表面工程技術(shù)效益可觀[N];中國有色金屬報;2010年

4 記者 馮國梧;我摩擦學水平與國際差距不大[N];科技日報;2005年

5 鄒寧　劉其鑫;提高運行效率 延長使用壽命[N];中國礦業(yè)報;2010年

6 張晶;摩擦學技術(shù)的應用潛力到底有多大?[N];科技日報;2008年

7 本報通訊員 王菁華 本報記者 凌翔;矢志不移摩擦學[N];光明日報;2001年

8 唐婷邋操秀英;走進無處不在的摩擦世界[N];科技日報;2008年

9 天津市科協(xié);2005摩擦學研究與展望研討會在天津隆重召開[N];大眾科技報;2005年

10 ;我國每年摩擦損失近六百億元[N];光明日報;2004年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 吳芳;碳化硼陶瓷及其摩擦學研究[D];中南大學;2001年

2 孫浩洋;凸度滾子的穩(wěn)態(tài)熱彈流設(shè)計和動態(tài)等溫特性研究[D];上海大學;2005年

3 孫軍;曲軸—軸承系統(tǒng)摩擦學、剛度和強度的耦合研究[D];合肥工業(yè)大學;2005年

4 李震;內(nèi)燃機曲軸-軸承系統(tǒng)摩擦學動力學耦合研究[D];合肥工業(yè)大學;2005年

5 胡志孟;羥基和硫化植物油脂肪酸的摩擦學研究[D];上海大學;1999年

6 周井玲;氮化硅陶瓷球的滾動接觸疲勞壽命研究[D];上海大學;2006年

7 付振山;滾珠型弧面分度凸輪機構(gòu)的嚙合特性研究[D];山東大學;2011年

8 華同曙;非穩(wěn)態(tài)有限長線接觸彈流潤滑的實驗研究[D];上海大學;2010年

9 趙運才;耐磨鋁硅酸鹽微晶玻璃的制備及其摩擦學特性研究[D];湖南大學;2003年

10 何芝仙;內(nèi)燃機曲軸—軸承系統(tǒng)動力學摩擦學剛度和強度耦合研究[D];合肥工業(yè)大學;2006年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 卞榮;表面磨損對漸開線直齒圓柱齒輪彈流潤滑的影響分析[D];青島理工大學;2010年

2 鮑永巖;基于多重網(wǎng)格技術(shù)點接觸乏油彈流潤滑數(shù)值分析[D];東北大學;2008年

3 張美瑩;一種更加高效的求解點接觸彈流潤滑問題的直接迭代算法及研究[D];鄭州大學;2011年

4 李書義;歪斜滾子副等溫彈流潤滑研究[D];青島理工大學;2011年

5 楊麗平;彈流潤滑數(shù)值分析及其在齒輪傳動中的應用[D];太原理工大學;2002年

6 張晟卯;仿生納米復合薄膜的制備、表征及摩擦學行為研究[D];河南大學;2001年

7 宋懷文;橢圓接觸純擠壓彈性流體動力潤滑研究[D];青島理工大學;2008年

8 許慧;彈性滾子間油膜的熱流體動力潤滑分析[D];青島理工大學;2011年

9 劉劍平;等溫線接觸粘塑性流體彈流潤滑數(shù)值分析[D];山東大學;2005年

10 張延化;彈流潤滑狀態(tài)下風力發(fā)電機增速齒輪的有限元分析[D];青島理工大學;2009年

本文編號：2625665