本文關(guān)鍵詞：基于滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的熱彈流研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：過去對(duì)熱彈流潤(rùn)滑的研究和軸承的熱分析多是相互獨(dú)立進(jìn)行的。熱彈流潤(rùn)滑的研究多局限于單個(gè)的點(diǎn)接觸或線接觸，很少考慮軸承的尺寸參數(shù)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)轉(zhuǎn)工況；在實(shí)際軸承的功率損失和溫度計(jì)算分析中，由于數(shù)值計(jì)算的復(fù)雜性，只是采用簡(jiǎn)化計(jì)算，多數(shù)不進(jìn)行完全熱彈流潤(rùn)滑數(shù)值分析。本文基于滾動(dòng)軸承擬動(dòng)力學(xué)分析，將其與熱彈流潤(rùn)滑計(jì)算模型結(jié)合，對(duì)高速角接觸球軸承中的功率損失和溫度進(jìn)行了研究。論文主要內(nèi)容和結(jié)論如下： 在假設(shè)彈流潤(rùn)滑中沿膜厚方向上溫度分布為拋物線形的基礎(chǔ)上，結(jié)合簡(jiǎn)化能量方程和點(diǎn)熱源積分法建立了熱混合潤(rùn)滑計(jì)算模型，求得了油膜以及接觸界面的溫度場(chǎng)。模型中同時(shí)考慮了對(duì)流散熱、傳導(dǎo)散熱、壓縮發(fā)熱和剪切發(fā)熱對(duì)溫度場(chǎng)的影響。當(dāng)卷吸速度較低時(shí)，對(duì)流散熱和壓縮發(fā)熱對(duì)溫度分布無明顯影響；隨著卷吸速度的增大，對(duì)流散熱和壓縮發(fā)熱對(duì)溫度分布逐漸產(chǎn)生影響，且主要影響入口處溫度分布；表面粗糙度引起接觸區(qū)壓力和溫度顯著波動(dòng)。 考慮自旋運(yùn)動(dòng)和非牛頓效應(yīng)建立了熱彈流計(jì)算模型，發(fā)展了有效求解算法，研究了自旋運(yùn)動(dòng)對(duì)熱彈流潤(rùn)滑的影響。結(jié)果表明，由于自旋角速度的存在，溫度場(chǎng)和油膜厚度都受到了顯著影響，自旋運(yùn)動(dòng)對(duì)油膜中間層溫度的影響和滑滾比大小有關(guān)。 將軸承擬動(dòng)力學(xué)模型和非牛頓自旋熱彈流計(jì)算模型相結(jié)合，研究了高速角接觸球軸承中的功率損失和接觸區(qū)溫度分布。結(jié)果表明：軸承不同位置處，鋼球和滾道接觸點(diǎn)的滑滾比和最大赫茲接觸壓力都會(huì)影響滑動(dòng)功率損失，，鋼球和滾道接觸點(diǎn)的自旋角速度和最大赫茲接觸壓力都會(huì)影響自旋功率損失；軸承的轉(zhuǎn)速，所承受的載荷直接影響軸承的功率損失和溫升。在高速下，自旋成為熱效應(yīng)的主要因素。 基于紅外熱成像技術(shù)，搭建了彈流潤(rùn)滑測(cè)溫實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接觸區(qū)溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量。接觸區(qū)盤表面溫度實(shí)驗(yàn)值和理論計(jì)算值吻合較好，驗(yàn)證了建立的熱彈流混合潤(rùn)滑模型。
【關(guān)鍵詞】：溫度 非牛頓熱彈流 自旋 擬動(dòng)力學(xué)分析 功率損失 紅外測(cè)溫
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH133.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-12
• 注釋表12-16
• 第1章 緒論16-25
• 1.1 研究背景和意義16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)17-23
• 1.2.1 滾動(dòng)軸承的力學(xué)分析模型研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 熱彈流研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)19-22
• 1.2.3 接觸區(qū)溫度測(cè)量法研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)22-23
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 基于移動(dòng)點(diǎn)熱源積分法的彈流潤(rùn)滑溫度場(chǎng)計(jì)算25-43
• 2.1 數(shù)學(xué)模型25-31
• 2.1.1 流體潤(rùn)滑區(qū)壓力和固體接觸區(qū)壓力25-26
• 2.1.2 膜厚方程26
• 2.1.3 載荷方程26-27
• 2.1.4 黏度與壓力、溫度的關(guān)系27
• 2.1.5 密度與壓力、溫度的關(guān)系27
• 2.1.6 能量方程27-30
• 2.1.7 溫升30-31
• 2.2 基本方程無量綱化31-33
• 2.2.1 無量綱 Reynolds 方程32
• 2.2.2 無量綱膜厚方程32
• 2.2.3 無量綱載荷平衡方程32
• 2.2.4 無量綱黏度公式32
• 2.2.5 無量綱密度公式32-33
• 2.2.6 無量綱能量方程33
• 2.2.7 無量綱溫升方程33
• 2.3 數(shù)值計(jì)算方法33
• 2.4 差分格式33-35
• 2.5 計(jì)算流程35-36
• 2.6 模型驗(yàn)證36-38
• 2.7 計(jì)算結(jié)果與分析38-42
• 2.7.1 對(duì)流散熱和壓縮發(fā)熱的影響38
• 2.7.2 表面粗糙度的影響38-40
• 2.7.3 溫度反求計(jì)算40-42
• 2.8 本章小結(jié)42-43
• 第3章 考慮自旋的非牛頓流體熱彈流潤(rùn)滑分析43-59
• 3.1 物理模型43-44
• 3.2 基本方程44-47
• 3.2.1 Ree-Eyring 流變模型44
• 3.2.2 Reynolds 方程44-45
• 3.2.3 能量方程45-47
• 3.3 基本方程無量綱化47-48
• 3.3.1 無量綱能量方程48
• 3.3.2 無量綱溫升48
• 3.4 數(shù)值計(jì)算方法48-49
• 3.5 模型驗(yàn)證49-50
• 3.6 計(jì)算結(jié)果與分析50-58
• 3.6.1 自旋角速度的影響50-54
• 3.6.2 載荷的影響54-56
• 3.6.3 滑滾比的影響56-57
• 3.6.4 潤(rùn)滑油非牛頓特性的影響57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第4章 高速球軸承擬動(dòng)力學(xué)分析59-72
• 4.1 軸承元件的運(yùn)動(dòng)和速度59-62
• 4.1.1 軸承的運(yùn)動(dòng)分析59-60
• 4.1.2 滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)角速度60-61
• 4.1.3 滾動(dòng)體相對(duì)于滾道的自旋分量和滾動(dòng)分量61-62
• 4.1.4 滾動(dòng)體相對(duì)于滾道的滑動(dòng)速度62
• 4.2 滾道控制理論和姿態(tài)角62-63
• 4.3 高速球軸承的傳統(tǒng)擬動(dòng)力學(xué)模型63-67
• 4.3.1 滾動(dòng)體的受力平衡方程63-67
• 4.3.2 軸承受力平衡方程67
• 4.4 擬動(dòng)力學(xué)模型67-71
• 4.4.1 自轉(zhuǎn)姿態(tài)角67-69
• 4.4.2 滾動(dòng)體受力平衡方程69-70
• 4.4.3 軸承受力平衡方程70
• 4.4.4 計(jì)算流程圖70-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第5章 考慮滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的熱彈流潤(rùn)滑研究72-80
• 5.1 軸承功率損失計(jì)算72
• 5.2 計(jì)算結(jié)果與分析72-78
• 5.2.1 不同位置的影響73-76
• 5.2.2 載荷的影響76
• 5.2.3 軸承轉(zhuǎn)速的影響76-78
• 5.3 本章小結(jié)78-80
• 第6章 熱彈流溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究80-87
• 6.1 實(shí)驗(yàn)裝置80-82
• 6.2 實(shí)驗(yàn)步驟82-83
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析83-86
• 6.3.1 載荷的影響84-85
• 6.3.2 卷吸速度的影響85
• 6.3.3 滑滾比的影響85-86
• 6.4 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-90
• 主要結(jié)論87-88
• 創(chuàng)新性88-89
• 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單95-96
• 致謝及校對(duì)報(bào)告96

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的熱彈流研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：383422