航空潤滑油流變特性及其對潤滑性能影響的研究.pdf

1、潤滑是決定軸承壽命的一個重要影響因素。航空軸承工作時，滾動體與滾道之間會形成一層彈流油膜。作用于滾動體上的彈流油膜拖動力將引起滾動體速度的變化，從而影響了軸承的動態(tài)特性，軸承動態(tài)特性的設(shè)計直接影響滾動軸承的工作可靠性和壽命。因此，開展航空軸承潤滑劑拖動性能的研究有重要的實用價值。同時，拖動性能又是對潤滑劑流變特性進行研究的試驗基礎(chǔ)，目前為止對流變特性的研究還不成熟。本論文對潤滑油的拖動特性和流變特性進行了試驗和理論研究，可為滾動軸承動態(tài)

2、特性設(shè)計提供重要依據(jù)，并且對于了解潤滑機理和推動彈流潤滑理論的發(fā)展具有重要意義。
　　論文首先對彈流拖動力試驗裝置進行了改進，新設(shè)計制造了無摩擦鉸鏈剛性架和石英諧振式力敏傳感器組成的拖動力測量系統(tǒng)，改進了溫度控制裝置和速度控制裝置。編制了試驗程序，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集和顯示。
　　對HKD-1國產(chǎn)航空潤滑油進行了拖動力測量，獲得了各種工況條件下完整的彈流拖動特性曲線，其拖動系數(shù)隨滾動速度和入口油溫增大而減小,隨壓力增大而增大

3、；高壓下，表現(xiàn)為顯著的非牛頓特性。入口油溫較低時該油的熱效應(yīng)較顯著。
　　測量了潤滑油在不同溫度下的運動粘度,提出了新的WYS粘溫模型。結(jié)果表明：溫度越高，潤滑油粘度對溫度越不敏感；Walther模型可較成功地預(yù)測溫度為20～100℃范圍內(nèi)潤滑油的粘溫關(guān)系；WYS模型適用溫度范圍寬，計算精度高，尤其低溫時計算誤差遠小于Walther粘溫模型。
　　在Evans-Johnson模型的基礎(chǔ)上，提出了潤滑油新的流變模型-五參數(shù)流變

4、模型，并給出了快速求解拖動系數(shù)的方法。計算表明，五參數(shù)流變模型對拖動系數(shù)的預(yù)測較準確，解決了目前流變模型在熱效應(yīng)較顯著時對拖動力的預(yù)測誤差較大的難題。
　　給出了適合于粘性或粘彈性流體的Erying特征應(yīng)力和有效粘壓系數(shù)的求解方法。推導(dǎo)了適合于小應(yīng)變區(qū)流體為粘彈性的潤滑劑-滾子系統(tǒng)有效剪切彈性模量的計算公式，并根據(jù)潤滑理論和接觸力學(xué)的理論，推導(dǎo)了線接觸和圓點接觸潤滑劑本身的剪切彈性模量與系統(tǒng)剪切彈性模量之間的關(guān)系式。給出了平均極限

5、剪切應(yīng)力的求解方法。同時，還給出了Erying特征應(yīng)力、有效粘壓系數(shù)和系統(tǒng)有效剪切彈性模量與工況條件之間的計算公式。結(jié)果表明：當壓力、入口油溫和滾速增大時，HKD-1航空潤滑油的特征應(yīng)力增大，有效粘壓系數(shù)減小。剪切彈性模量隨壓力的增大而增大，隨入口油溫和滾動速度的增大而減??；壓力越大，入口油溫和滾動速度越小，盤的柔量對剪切變形的貢獻越大。
　　建立了便于工程應(yīng)用的拖動系數(shù)計算公式，利用單純形法和線性回歸求出了公式系數(shù)。為便于查閱和

6、保存粘溫特性和拖動特性的數(shù)據(jù)，利用VB語言建立了粘溫特性和拖動系數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)庫。兩個數(shù)據(jù)庫都具有查詢、計算、繪圖、比較、維護，步長設(shè)置等功能。
　　分析了流變特性對潤滑性能的影響。給出了通用性較強，適合工程應(yīng)用的重載高速點接觸流變熱彈流潤滑數(shù)值模擬方法。該方法求解速度快，適合于求解溫度分布、剪應(yīng)力分布、油膜厚度分布和拖動系數(shù)。利用該方法對HKD-1型航空潤滑油進行了計算。計算表明：重載高速情況下，潤滑油的非牛頓特性較顯著，流變特性對