【摘要】：軸承力學(xué)與潤滑研究多為單獨(dú)開展研究,較少將兩者相結(jié)合,無法獲得從接觸界面出發(fā)的壓力場分布、膜厚分布及溫度場分布,影響了軸承摩擦生熱計(jì)算的準(zhǔn)確性,對溫度場邊界條件的計(jì)算產(chǎn)生影響。考慮到航空軸承重載高速的嚴(yán)苛工況,目前基于狹窄工況或經(jīng)驗(yàn)公式的摩擦熱源計(jì)算方法無法滿足高性能軸承的分析及設(shè)計(jì)需求,基于此,本文將力學(xué)模型與彈流潤滑模型相結(jié)合,對噴油潤滑角接觸球軸承進(jìn)行流場及溫度場仿真分析,為航空軸承的噴油潤滑參數(shù)設(shè)計(jì)及生熱散熱機(jī)理研究提供分析方法。首先,建立了考慮油膜作用的角接觸球軸承擬靜力學(xué)模型,采用牛頓-拉夫森法獲得載荷分布及運(yùn)動參數(shù),且分析工況及結(jié)構(gòu)參數(shù)對其影響規(guī)律;將計(jì)算結(jié)果與不考慮油膜作用的擬靜力學(xué)、動力學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析,驗(yàn)證了該方法的有效性;同時(shí),討論了含氣泡的油膜厚度計(jì)算方法,表明對軸承力學(xué)分布的影響較小。然后,推導(dǎo)了含氣率對橢圓等溫接觸潤滑性能的影響規(guī)律;采用二維數(shù)字濾波法模擬高斯粗糙表面,與確定性模型對比分析;將高斯表面粗糙度代入膜厚方程,建立考慮自旋速度及高斯粗糙表面的熱彈流潤滑模型,采用多重網(wǎng)格積分法、漸進(jìn)網(wǎng)格加密法等對偏微分方程組進(jìn)行求解,分析表面粗糙度、工況參數(shù)及滑油參數(shù)對角接觸球軸承潤滑性能的影響。再者,建立了角接觸球軸承噴油潤滑軸承腔流體域模型,研究了流場邊界條件的選擇方法,分析噴油速度、噴嘴數(shù)量、噴嘴位置、轉(zhuǎn)速對流場內(nèi)部潤滑油體積、壓力分布及速度分布的影響,且對流場的影響參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。最后,基于力學(xué)分析得到的軸承載荷分布和速度參數(shù),以及彈流潤滑得到的摩擦系數(shù)與切應(yīng)力,采用局部生熱法對角接觸球軸承摩擦生熱進(jìn)行計(jì)算,將熱源作為邊界條件輸入軸承噴油潤滑溫度場模型,獲得不同噴油速度、噴嘴數(shù)量、噴嘴位置、滑油參數(shù)情形下的軸承溫度場分布,且對其影響規(guī)律進(jìn)行了分析。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文考慮油膜作用的角接觸球軸承擬靜力學(xué)模型，研究潤滑油含氣率對軸承步研究不同工況及結(jié)構(gòu)參數(shù)對角接觸球軸承速度參數(shù)及受載情況的影響等溫橢圓接觸潤滑模型，研究不同的潤滑油含氣率對潤滑膜厚、壓力分間序列的二維數(shù)字濾波法模擬高斯粗糙表面，并與確定性粗糙度模型進(jìn)相關(guān)參數(shù)對高斯粗糙表面的影響；進(jìn)一步將粗糙表面代入考慮自旋及熱流潤滑模型中，研究不同的粗糙度參數(shù)及軸承工況對角接觸球軸彈流潤比分析研究。角接觸球軸承三維模型及噴油潤滑軸承腔流體域模型，研究不同的噴油體域潤滑油含量、壓力及速度分布的影響。靜力學(xué)計(jì)算得到的載荷與速度參數(shù)及彈流潤滑計(jì)算得到摩擦系數(shù)為基礎(chǔ)角接觸球軸承的摩擦生熱量，并以體熱源施加在軸承的內(nèi)、外圈及滾動及噴嘴參數(shù)對軸承腔流體域溫升的影響，為軸承的潤滑散熱性能研究提此本文研究路線如圖 1.1 所示。

避免軸承提前失效。在設(shè)計(jì)軸承結(jié)構(gòu)及制造軸承時(shí)，為提前了解其潤滑性能及對測，需要先對其進(jìn)行模擬仿真，建立較為精確的模型是必要的前提，，模型建立后受力及運(yùn)動分析，進(jìn)而分析軸承在不同工況參數(shù)下，準(zhǔn)確的預(yù)測軸承的受載及運(yùn)的研究提供較為準(zhǔn)確的參數(shù)。章主要是基于赫茲接觸理論、外圈溝道控制理論、受載分析以及滾動軸承的運(yùn)動接觸球軸承的受力平衡方程組，采用牛頓-拉夫森法求解非線性方程組，獲得軸承運(yùn)動狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上研究工況參數(shù)對角接觸球軸承載荷分布及運(yùn)動狀態(tài)的影響接觸球軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算方法接觸球軸承在自由狀態(tài)時(shí)，滾動體與內(nèi)、外溝道接觸于一點(diǎn)，都屬于點(diǎn)接觸，可無限大平面接觸。因此可采用 Herzt 點(diǎn)接觸理論來求解角接觸球軸承的接觸載荷，而 Herzt 點(diǎn)接觸理論的運(yùn)用，又需要角接觸球軸承的基本參數(shù)為前提。 2.1 為忽略了游隙的角接觸球軸承結(jié)構(gòu)示意圖，0 為角接觸球軸承不受載荷時(shí)的軸承節(jié)圓直徑等于內(nèi)外滾道直徑的平均值，有：dm=0.5(di+do) di為角接觸球軸承內(nèi)圈直徑，mm，do為角接觸球軸承外圈直徑，mm。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V229.2

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本文編號：2707334