航空潤(rùn)滑油流變特性及其對(duì)潤(rùn)滑性能影響的研究.pdf

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

2、特性設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)，并且對(duì)于了解潤(rùn)滑機(jī)理和推動(dòng)彈流潤(rùn)滑理論的發(fā)展具有重要意義。
　　論文首先對(duì)彈流拖動(dòng)力試驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，新設(shè)計(jì)制造了無(wú)摩擦鉸鏈剛性架和石英諧振式力敏傳感器組成的拖動(dòng)力測(cè)量系統(tǒng)，改進(jìn)了溫度控制裝置和速度控制裝置。編制了試驗(yàn)程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和顯示。
　　對(duì)HKD-1國(guó)產(chǎn)航空潤(rùn)滑油進(jìn)行了拖動(dòng)力測(cè)量，獲得了各種工況條件下完整的彈流拖動(dòng)特性曲線，其拖動(dòng)系數(shù)隨滾動(dòng)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(shí)該油的熱效應(yīng)較顯著。
　　測(cè)量了潤(rùn)滑油在不同溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度,提出了新的WYS粘溫模型。結(jié)果表明：溫度越高，潤(rùn)滑油粘度對(duì)溫度越不敏感；Walther模型可較成功地預(yù)測(cè)溫度為20～100℃范圍內(nèi)潤(rùn)滑油的粘溫關(guān)系；WYS模型適用溫度范圍寬，計(jì)算精度高，尤其低溫時(shí)計(jì)算誤差遠(yuǎn)小于Walther粘溫模型。
　　在Evans-Johnson模型的基礎(chǔ)上，提出了潤(rùn)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(dòng)系數(shù)的方法。計(jì)算表明，五參數(shù)流變模型對(duì)拖動(dòng)系數(shù)的預(yù)測(cè)較準(zhǔn)確，解決了目前流變模型在熱效應(yīng)較顯著時(shí)對(duì)拖動(dòng)力的預(yù)測(cè)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(rùn)滑劑-滾子系統(tǒng)有效剪切彈性模量的計(jì)算公式，并根據(jù)潤(rùn)滑理論和接觸力學(xué)的理論，推導(dǎo)了線接觸和圓點(diǎn)接觸潤(rùn)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(shí)，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(jì)算公式。結(jié)果表明：當(dāng)壓力、入口油溫和滾速增大時(shí)，HKD-1航空潤(rùn)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(dòng)速度的增大而減?。粔毫υ酱?，入口油溫和滾動(dòng)速度越小，盤的柔量對(duì)剪切變形的貢獻(xiàn)越大。
　　建立了便于工程應(yīng)用的拖動(dòng)系數(shù)計(jì)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(dòng)特性的數(shù)據(jù)，利用VB語(yǔ)言建立了粘溫特性和拖動(dòng)系數(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都具有查詢、計(jì)算、繪圖、比較、維護(hù)，步長(zhǎng)設(shè)置等功能。
　　分析了流變特性對(duì)潤(rùn)滑性能的影響。給出了通用性較強(qiáng)，適合工程應(yīng)用的重載高速點(diǎn)接觸流變熱彈流潤(rùn)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(dòng)系數(shù)。利用該方法對(duì)HKD-1型航空潤(rùn)滑油進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算表明：重載高速情況下，潤(rùn)滑油的非牛頓特性較顯著，流變特性對(duì)