發(fā)布時間：2017-09-20 13:18

  本文關(guān)鍵詞：基于微細(xì)加工表面織構(gòu)的滑動軸承潤滑特性研究

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【摘要】：面對日益突出的能源問題,表面微織構(gòu)由于具有良好的疏水減阻特性因而得到重視,并已成為傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗的有效途徑。論文主要關(guān)注微織構(gòu)對滑動軸承動壓潤滑特性的改善,即在軸瓦壁面加工矩形微織構(gòu),探究織構(gòu)的參數(shù)對滑動軸承承載力、壁面剪切力、空穴區(qū)域等因素的影響及作用機(jī)理。首先對徑向滑動軸承光滑壁面油膜模型進(jìn)行計(jì)算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamic,CFD)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)油膜發(fā)散楔存在負(fù)壓強(qiáng)區(qū),與實(shí)際工況顯然不符。進(jìn)而考慮計(jì)入空化效應(yīng),采用混合物模型(Mixture)進(jìn)行“氣—油”兩相流模型CFD計(jì)算并分析了壓強(qiáng)、速度、氣相體積分?jǐn)?shù)等相關(guān)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)過低的負(fù)壓強(qiáng)會引起空化現(xiàn)象,生成的氣穴主要分布在發(fā)散楔區(qū)域,空泡初生在最小油膜厚度區(qū)域,隨軸頸的轉(zhuǎn)動被帶到油楔厚度大的區(qū)域并得到發(fā)展,最終在最大油膜厚度附近區(qū)域潰滅消失。其次考慮到織構(gòu)模型網(wǎng)格劃分和計(jì)算的便利,將徑向滑動軸承油膜模型拆分為收斂楔和發(fā)散楔兩個簡化的滑塊軸承油膜模型,分別對應(yīng)油膜的收斂區(qū)和發(fā)散區(qū)。對于收斂楔織構(gòu)化滑塊軸承,對比分析了織構(gòu)區(qū)域、排布方向和幾何參數(shù)對潤滑特性的影響,尋求提高承載力、降低壁面剪切力的更佳織構(gòu)模型方案;發(fā)散楔織構(gòu)化滑塊軸承對應(yīng)軸承發(fā)散區(qū),因此需要降低其油膜承載力,同時要考慮微織構(gòu)對空穴分布的影響。對織構(gòu)化收斂楔滑塊軸承的研究發(fā)現(xiàn):局部織構(gòu)的承載能力優(yōu)于全局織構(gòu);對于順向的局部織構(gòu),當(dāng)織構(gòu)區(qū)域的起點(diǎn)位置在收斂楔入口附近,終點(diǎn)位置布置在最大油膜壓強(qiáng)處時,可以獲得最佳的承載能力;局部織構(gòu)布置在出口處且增大織構(gòu)區(qū)域長度能夠獲得更佳的減阻率。對織構(gòu)化發(fā)散楔滑塊軸承的研究發(fā)現(xiàn):微織構(gòu)會降低減阻率,提高承載力,但發(fā)散楔軸承是以降低承載力為目標(biāo);微織構(gòu)改變了對應(yīng)區(qū)域氣穴的分布狀態(tài),垂向織構(gòu)時還會使對應(yīng)區(qū)域氣穴分布函數(shù)出現(xiàn)高振幅的波動。最后,利用微細(xì)銑削手段在直徑60mm的軸瓦表面加工出矩形微織構(gòu),并實(shí)驗(yàn)得到了油膜壓強(qiáng)分布狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所加工的矩形織構(gòu)可有效提升油膜壓強(qiáng)值,尤其是織構(gòu)區(qū)域所對應(yīng)的油膜壓強(qiáng)有顯著提升,此外實(shí)驗(yàn)所測轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)測得的油膜剪切力均低于光滑軸瓦,獲得顯著的減阻效果。
【關(guān)鍵詞】：織構(gòu) 滑動軸承 滑塊軸承 動壓潤滑特性 CFD 空化效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.31;TH117.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 選題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 表面織構(gòu)潤滑性能研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 表面織構(gòu)對潤滑性能的主要影響因素11-13
• 1.2.2 滑動軸承表面織構(gòu)潤滑機(jī)理的研究13-14
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀分析14
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 軸承壁面織構(gòu)潤滑機(jī)理及其流體動力學(xué)建模16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 軸承動壓潤滑的基本理論16-22
• 2.2.1 動壓潤滑的基本概念16-17
• 2.2.2 流體力學(xué)基本方程的簡化17-19
• 2.2.3 潤滑膜提供承載能力的機(jī)理19-22
• 2.3 基于CFD滑動軸承初步求解22-26
• 2.3.1 滑動軸承油膜模型構(gòu)建22-23
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分23-24
• 2.3.3 雷諾數(shù)的判斷24-25
• 2.3.4 模型求解策略25
• 2.3.5 后處理分析25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 收斂楔滑塊軸承表面織構(gòu)潤滑特性的仿真27-48
• 3.1 引言27
• 3.2 滑塊軸承油膜模型構(gòu)建27-30
• 3.2.1 構(gòu)建滑塊軸承模型的原因27
• 3.2.2 光滑模型的初步計(jì)算27-29
• 3.2.3 織構(gòu)化模型的建立29-30
• 3.3 全織構(gòu)模型潤滑特性計(jì)算結(jié)果研究30-37
• 3.3.1 織構(gòu)深度對潤滑特性的影響30-32
• 3.3.2 織構(gòu)寬度對潤滑特性的影響32-34
• 3.3.3 速度對潤滑特性的影響34-37
• 3.4 局部織構(gòu)模型潤滑特性計(jì)算結(jié)果研究37-47
• 3.4.1 局部織構(gòu)模型的建立和初步探究37-40
• 3.4.2 順向局部織構(gòu)模型的潤滑特性40-44
• 3.4.3 垂向局部織構(gòu)模型的潤滑特性44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 空化效應(yīng)作用下軸承潤滑特性的仿真48-65
• 4.1 引言48
• 4.2 計(jì)入空化現(xiàn)象的徑向滑動軸承計(jì)算48-52
• 4.2.1 軸承空化現(xiàn)象概述48-49
• 4.2.2 理論模型的選取49-50
• 4.2.3 模型求解策略50-51
• 4.2.4 后處理分析51-52
• 4.3 發(fā)散楔滑塊軸承全織構(gòu)模型潤滑特性研究52-57
• 4.3.1 CFD算法的選取52-53
• 4.3.2 順向全織構(gòu)模型的潤滑特性53-55
• 4.3.3 垂向全織構(gòu)模型的潤滑特性55-57
• 4.4 發(fā)散楔滑塊局部織構(gòu)模型潤滑特性研究57-63
• 4.4.1 順向局部織構(gòu)模型的潤滑特性57-60
• 4.4.2 垂向局部織構(gòu)模型的潤滑特性60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 滑動軸承表面織構(gòu)的微細(xì)加工及相關(guān)潤滑特性實(shí)驗(yàn)研究65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試件65-69
• 5.2.1 滑動軸承實(shí)驗(yàn)臺簡介65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)臺工作原理65-68
• 5.2.3 軸瓦內(nèi)壁面微織構(gòu)加工68-69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析69-74
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)69
• 5.3.2 光滑壁面軸瓦實(shí)驗(yàn)結(jié)果69-70
• 5.3.3 織構(gòu)化壁面軸瓦實(shí)驗(yàn)結(jié)果70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82

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本文編號：888287