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含油轴承润滑性能的研究

作　者: 周峰
导　师: 汪久根
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 含油轴承数学物理模型数值计算方法压力分布油膜厚度
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

含油轴承润滑、维修方便,因此在机械和机电产品中得到广泛应用。由于润滑油在含油轴承的多孔质基体中的流动和轴承间隙中的流动是相互耦合的,而且受到各种因素的影响,边界条件非常之复杂,故有必要合理地简化流体控制的模型和界面上边界条件,修正含油轴承的变形雷诺方程,分析轴颈速度、载荷等工况参数以及渗透度对压力分布、油膜分布的影响。本文以含油轴承为研究对象,分析了含油轴承的理论模型、结构模型、失效形式及机理,并对含油轴承润滑的基本原理和数值计算方法进行了研究,进而推出了新的变型雷诺方程下的压力分布及膜厚分布。主要内容包括: 第一章,回顾了含油轴承理论模型、结构模型的发展历史和现状,分析了含油轴承润滑性能的影响因素,并阐述了含油轴承失效形式和机理,最后,提出了本文的研究内容和框架。 . 第二章,针对含油轴承润滑问题建立数学一物理模型。该数学一物理模型是由变型雷诺方程、粘度方程、密度方程、油膜厚度方程与载荷方程组成,根据变型Darcy渗透定律提出的数学模型考虑了润滑剂的可压缩性、粘度随压力的变化。第三章,分析了微分方程的解法,包括Euler法的基本概念、截断误差估计、收敛性问题、稳定性问题;Runge—Kutta法的构造、绝对稳定性;Newton—Raphson法的基本思想、基本定义以及收敛性问题。第四章,利用差分法、Guass迭代法、复化辛普森积分法以及Visual Basic对含油轴承进行了数值计算分析,求解了含油轴承的变型雷诺方程、粘度方程、密度方程与载荷方程,得到了压力分布与油膜厚度分布,分析了轴颈速度、载荷以及渗透度对压力分布与油膜厚度分布的影响。速度变化使压力、油膜产生了相应的变化;当速度增大时,产生的最大动压力增大,轴承形成油膜的能力增大。载荷对油膜、压力有一定的影响。随着载荷的增大,流体动压力增加很快,最小油膜厚度稍微减小。渗透度对压力分布、油膜厚度也有一定影响。随着渗透度的增大,产生的最大动压力降低,最小油膜厚度减小。第五章,对全文的研究内容进行了总结,给出了含油轴承润滑性能的研究的主要结果及下一步工作的方向。本课题受到中国一波兰政府间合作项目资助。(基金批准号AM30:034(30-18))。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-25
  1.1 引言  8
  1.2 含油轴承理论模型及其比较  8-14
    1.2.1 Darcy模型  9-10
    1.2.2 Slip-Flow模型  10
    1.2.3 Brinkman模型  10-12
    1.2.4 Boltzmann模型  12-13
    1.2.5 紊流模型  13
    1.2.6 含油轴承理论模型的对比分析  13-14
  1.3 含油轴承结构模型及其分析  14-18
    1.3.1 润滑剂  14-15
    1.3.2 含油轴承结构  15-17
    1.3.3 含油轴承材料  17
    1.3.4 含油轴承结构模型的对比分析  17-18
  1.4 含油轴承润滑性能的影响因素  18-19
    1.4.1 热弥散效应  18
    1.4.2 表面粗糙度效应  18
    1.4.3 润滑剂的非牛顿体效应  18-19
    1.4.4 回油循环效应  19
  1.5 含油轴承失效形式分析  19-23
    1.5.1 磨损失效  19-21
    1.5.2 疲劳失效  21
    1.5.3 腐蚀  21-22
    1.5.4 气蚀  22
    1.5.5 微动腐蚀磨损  22-23
  1.6 本文研究内容  23-25
第二章含油轴承流体润滑的基本理论  25-35
  2.1 引言  25
  2.2 雷诺方程  25-32
    2.2.1 基本假设  25-26
    2.2.2 方程推导  26-27
    2.2.3 初始条件与边界条件  27-28
    2.2.4 雷诺方程的变型形式  28-30
    2.2.5 本文所采用的变型雷诺方程  30-32
  2.3 润滑油物态方程  32-33
    2.3.1 粘度方程  32-33
    2.3.2 密度方程  33
  2.4 膜厚方程  33
  2.5 载荷方程  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章含油轴承数值计算方法  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 Euler法  35-39
    3.2.1 基本概念  35-37
    3.2.2 截断误差估计及收敛性问题  37-39
    3.2.3 稳定性问题  39
  3.3 Runge—Kutta方法  39-46
    3.3.1 构造  39-45
    3.3.2 绝对稳定性  45-46
  3.4 Newton—Raphson方法  46-50
    3.4.1 迭代法与局部线性逼近  47-48
    3.4.2 基本定义  48-49
    3.4.3 收敛性问题  49-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章含油轴承计算分析  51-73
  4.1 引言  51
  4.2 数值方法  51-55
    4.2.1 差分法与计算网络划分  51-53
    4.2.2 超松弛迭代与压力分布求解  53-55
    4.2.3 复化辛普森(Simpson)积分法  55
  4.3 计算软件开发工具  55-61
    4.3.1 面向对象编程的方法  56
    4.3.2 利用VB编程的设计思想  56-61
      4.3.2.1 Visual Basic的基本概念  56-57
      4.3.2.2 Visual Basic的交互式开发  57
      4.3.2.3 Visual Basic 6.0的新特点  57-58
      4.3.2.4 VB编程的基本介绍  58-61
  4.4 含油轴承的计算模型  61-64
    4.4.1 基本方程  61-62
    4.4.2 数学模型的求解  62-64
  4.5 计算分析与结果  64-72
    4.5.1 计算流程图  64-65
    4.5.2 压力分布与膜厚分布  65-72
      4.5.2.1 速度对含油轴承压力分布、油膜厚度的影响  65-67
      4.5.2.2 载荷对含油轴承压力分布、油膜厚度的影响  67-69
      4.5.2.3 渗透度对含油轴承压力分布、油膜厚度的影响  69-72
  4.6 本章小结  72-73
第五章结论与展望  73-75
  5.1 结论  73
  5.2 展望  73-75
附录攻读硕士学位期间发表论文  75-76
参考文献  76-81
致谢  81

含油轴承润滑性能的研究

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