彈性金屬塑料瓦徑向滑動軸承的理論分析及實驗研究.pdf

1、本論文在國家自然科學基金資助下，率先對彈性金屬塑料瓦徑向滑動軸承的潤滑機理進行了理論分析及實驗研究。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)了計算該新型軸承潤滑性能的分析軟件，并搭建了兩套相關試驗臺對理論分析結果進行了驗證。 設計制作了固液界面滑移特性試驗臺架，進行了不同場壓力、不同轉(zhuǎn)速和油膜間隙條件下的滑移特性試驗。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、剪切應力達到一定臨界值后出現(xiàn)的，隨著剪切應力的增大而增大，隨著場壓力的增大而減小，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)給出了常壓和場壓力下的滑移速度數(shù)學模型。 展開了流體潤滑力學數(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、固體熱傳導方程、瓦體變形方程及潤滑油溫粘關系等方程，建立了普通金屬瓦和彈性金屬塑料瓦兩種徑向滑動軸承三維穩(wěn)態(tài)熱彈流計算數(shù)學模型，并給出數(shù)值求解過程。 根據(jù)實驗得出的邊界滑移速度模型，對經(jīng)典的雷諾方程進行修正，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入邊界滑移作用時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軸承的壓力場和溫度場綜合測試試驗臺架，進行了不同轉(zhuǎn)速、不同外載荷等多種工況的試驗測量。通過試驗為理

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軸承瞬態(tài)特性的計算數(shù)學模型，采用多重網(wǎng)格法求解油膜壓力場。給出啟動和停機過程轉(zhuǎn)子的軸心軌跡及啟動過程油膜瞬態(tài)溫度場的求解算例，與實驗結果吻合較好。 開發(fā)了適用于彈性金屬塑料瓦徑向滑動軸承的瞬態(tài)熱彈流分析軟件，對該新型復合材料軸承在啟動和停機過程的瞬態(tài)潤滑特性進行了分析，對比了溫度場收斂過程、軸瓦變形量及軸心軌