修形滾針彈流潤滑性能研究.pdf

1、本文以修形滾針為應(yīng)用對象，基于多重網(wǎng)格數(shù)值求解技術(shù)，研究了大長徑比有限長線接觸彈性流體動力潤滑問題，探討了修形滾針的穩(wěn)態(tài)熱彈流特性。 為了提高多重網(wǎng)格法計算有限長線接觸熱彈流問題的效率，在減少程序運算迭代次數(shù)的同時，又能直接計算較重載荷的工況，對彈流數(shù)值求解中壓力初值和溫度初值的設(shè)置進行了優(yōu)化和改進。針對壓力初值提出了“Hertz接觸壓力分布修正”與“無限長線接觸壓力作初值”兩種初值優(yōu)化方案。經(jīng)多次數(shù)值試驗發(fā)現(xiàn)后者更為有效，可直

2、接計算較重載荷的工況，最大Hertz接觸壓力達到1.45 GPa以上。另外，針對溫度初值提出了“增加溫度初值”和“設(shè)定溫度初值曲線”兩種初值設(shè)置優(yōu)化方案，這兩種方法均使程序計算效率有一定的提高，其中第二種設(shè)定溫度初值曲線的方法能使溫度分布的總趨勢較快地顯現(xiàn)出來，迭代次數(shù)減少了25.5％左右。 通過調(diào)整原有多重網(wǎng)格數(shù)值法程序解出了大長徑比(滾針長度與直徑之比)下滾針有限長線接觸熱彈流的數(shù)值解?？煞治鲎畲箝L徑比達6:1的滾針彈流問題

3、，在最大Hertz接觸壓力PH為2.0 GPa的情況下，滾針干接觸時的接觸區(qū)域長度與接觸區(qū)域?qū)挾戎圈矢哌_169.5，計算所能達到收斂的最小卷吸速度ue為0.3 m/s。據(jù)此探討了載荷與速度的變化在穩(wěn)態(tài)工況下對滾針油膜厚度和接觸區(qū)域壓力分布的影響，分析結(jié)果表明滾針中部變化規(guī)律同無限長線接觸的情況相符合。文中還討論了滾針長徑比、凸度與潤滑油的粘度對彈流特性的影響。研究表明，當滾針半徑一定時，長徑比越大，滾針承受載荷的范圍就越大；凸度量較大

4、時，滾針端部所受壓力較?。粷櫥驼扯仍酱?，越有利于油膜形成，油膜的承載能力越大。 利用已有文獻的點接觸光干涉試驗研究結(jié)果，通過數(shù)值方法對有限長線接觸彈流的相似問題進行了類比，分析了滑滾比S對膜厚產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明：隨著滑滾比的增大，潤滑油膜將不易形成，而且卷吸速度越大，油膜平行部分就變得越陡，該結(jié)果與點接觸光干涉試驗結(jié)果一致。 對比有限長線接觸光干涉試驗所測得的三種工況下的膜厚結(jié)果與相應(yīng)工況下多重網(wǎng)格法有限長線接觸熱彈