彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文在國家自然科學(xué)基金資助下，率先對彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承的潤滑機(jī)理進(jìn)行了理論分析及實(shí)驗(yàn)研究。采用有限差分法和有限元法聯(lián)立求解軸承的三維數(shù)學(xué)模型，考察了其在穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)及瞬態(tài)啟停過程中的工作性能，研制開發(fā)了計(jì)算該新型軸承潤滑性能的分析軟件，并搭建了兩套相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)對理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 設(shè)計(jì)制作了固液界面滑移特性試驗(yàn)臺(tái)架，進(jìn)行了不同場壓力、不同轉(zhuǎn)速和油膜間隙條件下的滑移特性試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)油液在聚四氟乙烯表面的滑移現(xiàn)象是在油膜

2、剪切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值后出現(xiàn)的，隨著剪切應(yīng)力的增大而增大，隨著場壓力的增大而減小，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出了常壓和場壓力下的滑移速度數(shù)學(xué)模型。 展開了流體潤滑力學(xué)數(shù)值算法的初步探討，聯(lián)立求解廣義雷諾方程、三維能量方程、固體熱傳導(dǎo)方程、瓦體變形方程及潤滑油溫粘關(guān)系等方程，建立了普通金屬瓦和彈性金屬塑料瓦兩種徑向滑動(dòng)軸承三維穩(wěn)態(tài)熱彈流計(jì)算數(shù)學(xué)模型，并給出數(shù)值求解過程。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的邊界滑移速度模型，對經(jīng)典的雷諾方程進(jìn)行修正，分析

3、了邊界滑移現(xiàn)象對彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承油膜速度、最小油膜間隙、偏心率、壓力場和溫度場的影響作用。發(fā)現(xiàn)計(jì)入邊界滑移作用后潤滑油流量增大，軸承偏心率略有增大，而油膜溫度要比未計(jì)入邊界滑移作用時(shí)的油膜溫度有所降低，并且隨著軸承外載荷及軸頸轉(zhuǎn)速的增加，溫度降低幅度更為明顯，對改善軸承的工作性能具有積極的作用。 搭建彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承的壓力場和溫度場綜合測試試驗(yàn)臺(tái)架，進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)速、不同外載荷等多種工況的試驗(yàn)測量。通過試驗(yàn)為理

4、論分析提供了對比依據(jù)，證明了彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承三維熱彈流分析模型和軟件的可靠性。 建立了普通金屬瓦徑向滑動(dòng)軸承瞬態(tài)特性的計(jì)算數(shù)學(xué)模型，采用多重網(wǎng)格法求解油膜壓力場。給出啟動(dòng)和停機(jī)過程轉(zhuǎn)子的軸心軌跡及啟動(dòng)過程油膜瞬態(tài)溫度場的求解算例，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 開發(fā)了適用于彈性金屬塑料瓦徑向滑動(dòng)軸承的瞬態(tài)熱彈流分析軟件，對該新型復(fù)合材料軸承在啟動(dòng)和停機(jī)過程的瞬態(tài)潤滑特性進(jìn)行了分析，對比了溫度場收斂過程、軸瓦變形量及軸心軌