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点接触热弹性流体动力润滑的供油条件分析

作　者: 谭洪恩
导　师: 杨沛然
学　校: 青岛理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 乏油供油条件供油膜厚弹流润滑热效应 J-T流体
分类号: TH117.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 32次
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内容摘要

本文主要研究不同供油条件下的弹流润滑理论。全文包括五个部分,即特殊供油条件下的点接触弹流润滑乏油分析、供油条件退化下的点接触热弹流润滑问题、不同的卷吸速度方向下的椭圆接触热弹流乏油润滑问题、乏油润滑的实验研究以及J-T流体热弹流润滑问题的有效数值计算方法。首先,从实验中观察的乏油现象出发,提出了一种特殊供油条件函数,求出了特殊供油条件下的点接触弹性流体动力润滑的完全数值解,并且学习和掌握了乏油润滑的数值计算方法。润滑状态不仅与供油油量有关系,而且与供油油膜的形状有关。其次,研究了点接触弹流润滑中供油条件退化下的润滑问题,分析了点接触润滑从开始的充分供油状态,逐步变化到乏油状态,最后趋于稳定乏油状态的过程。讨论了供油油膜厚度、中心膜厚、最小膜厚、有效油膜形成位置及摩擦系数与润滑次数的关系,并且考虑了供油条件退化下的热效应,给出了温度分布的变化规律。然后,将润滑剂考虑为Ree-Eyring非牛顿流体,建立了在不同的卷吸速度方向下的椭圆接触热弹流润滑的数学模型,并求出了其完全数值解。分析了卷吸速度方向对接触椭圆,压力,油膜分布及充分供油区域的影响,给出了不同的供油条件、不同的载荷、不同的卷吸速度和不同的滑滚比下中心膜厚、最小膜厚和摩擦系数随卷吸速度方向的变化趋势。最后,用光干涉实验台进行纯滚动乏油实验的研究,并且对实验中的典型乏油现象进行数值模拟,与实验结果定性地做了对比。另外,构建了点接触J-T流体热弹流润滑问题的有效数值计算方法,并讨论了充分供油条件下J-T流体模型对润滑性能的影响。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-14
物理量名称及主要符号表  14-17
第1章绪论  17-29
  1.1 引言  17-18
  1.2 弹性流体动力润滑的研究进展  18-25
    1.2.1 计算方法概述  23-24
    1.2.2 实验测试和方法  24-25
  1.3 乏油条件下的弹流润滑研究  25-27
  1.4 本文的主要研究内容及意义  27-29
第2章特殊供油条件下的点接触弹流润滑乏油分析  29-43
  2.1 乏油条件下的弹流润滑模型  29-30
  2.2 基本方程及其边界条件  30-32
    2.2.1 Reynolds方程  30-31
    2.2.2 总间隙方程  31
    2.2.3 载荷方程  31-32
    2.2.4 粘压关系  32
    2.2.5 密压关系  32
  2.3 基本方程及其边界条件的无量纲化  32-33
  2.4 数值计算方法  33-38
    2.4.1 基本方程的离散  35
    2.4.2 基本方程的缺陷方程  35-36
    2.4.3 压力的松弛迭代  36-37
    2.4.4 部分油膜比例的松弛迭代  37-38
  2.5 结果分析  38-42
  2.6 本章小结  42-43
第3章点接触弹流润滑供油条件退化的乏油分析  43-59
  3.1 基本方程及其边界条件  43-46
    3.1.1 乏油润滑Reynolds方程  43-44
    3.1.2 总间隙方程  44
    3.1.3 载荷方程  44
    3.1.4 粘压粘温关系  44
    3.1.5 密压密温关系  44-45
    3.1.6 油膜的能量方程  45
    3.1.7 固体的能量方程  45-46
    3.1.8 流速表达式  46
    3.1.9 摩擦系数  46
  3.2 基本方程及其边界条件的无量纲化  46-49
    3.2.1 无量纲乏油润滑的广义Reynolds方程  47
    3.2.2 无量纲总间隙方程  47
    3.2.3 无量纲载荷方程  47
    3.2.4 无量纲粘压粘温关系  47-48
    3.2.5 无量纲密压密温关系  48
    3.2.6 无量纲油膜能量方程  48
    3.2.7 无量纲固体能量方程  48-49
    3.2.8 无量纲流速  49
    3.2.9 摩擦系数  49
  3.3 数值计算方法  49-50
  3.4 供油条件  50
  3.5 结果分析  50-58
  3.6 本章小结  58-59
第4章不同卷吸速度方向下的椭圆接触弹流乏油研究  59-77
  4.1 数学模型和基本方程  59-63
    4.1.1 Ree-Eyring流体的本构方程  60-61
    4.1.2 Reynolds方程  61-62
    4.1.3 总间隙方程  62
    4.1.4 载荷方程  62
    4.1.5 粘压粘温关系  62
    4.1.6 密压密温关系  62
    4.1.7 油膜的能量方程  62-63
    4.1.8 固体的能量方程  63
    4.1.9 流速表达式  63
    4.1.10 摩擦系数  63
  4.2 无量纲化  63-66
    4.2.1 有关非牛顿流体的无量纲表达式  63-64
    4.2.2 无量纲Reynolds方程  64
    4.2.3 无量纲总间隙方程  64-65
    4.2.4 无量纲载荷方程  65
    4.2.5 无量纲粘压粘温关系  65
    4.2.6 无量纲密压密温关系  65
    4.2.7 无量纲油膜能量方程  65
    4.2.8 无量纲固体能量方程  65-66
    4.2.9 无量纲流速表达式  66
    4.2.10 摩擦系数  66
  4.3 数值计算方法  66
  4.4 结果与讨论  66-76
    4.4.1 非牛顿效应  67-69
    4.4.2 卷吸速度方向的影响  69-72
    4.4.3 载荷的影响  72-74
    4.4.4 供油条件、卷吸速度和滑滚比的影响  74-76
  4.5 本章小结  76-77
第5章乏油实验研究  77-95
  5.1 实验设备  77-81
  5.2 油膜厚度的计算  81-82
  5.3 实验步骤  82-83
  5.4 实验材料  83
  5.5 实验结果  83-90
    5.5.1 充分供油条件下的实验  83-85
    5.5.2 乏油条件下的实验  85-90
  5.6 数值模拟  90-94
  5.7 本章小结  94-95
第6章基于J-T流变模型的点接触热弹流润滑分析  95-116
  6.1 数学模型和基本方程  95-102
    6.1.1 J-T模型的本构方程及其解法  95-98
    6.1.2 Reynolds方程  98-99
    6.1.3 膜厚方程  99
    6.1.4 载荷方程  99
    6.1.5 粘压粘温关系  99-100
    6.1.6 密压密温关系  100
    6.1.7 油膜的能量方程  100
    6.1.8 固体的能量方程  100-101
    6.1.9 流速表达式  101-102
    6.1.10 摩擦系数  102
  6.2 无量纲化  102-107
    6.2.1 J-T模型的本构方程的无量纲化  102-103
    6.2.2 无量纲Reynolds方程  103-105
    6.2.3 无量纲膜厚方程  105
    6.2.4 无量纲载荷方程  105
    6.2.5 无量纲粘压粘温关系  105
    6.2.6 无量纲密压密温关系  105
    6.2.7 无量纲油膜能量方程  105-106
    6.2.8 无量纲固体能量方程  106-107
    6.2.9 流速表达式  107
    6.2.10 摩擦系数  107
  6.3 数值计算方法  107
  6.4 结果与讨论  107-115
  6.5 本章小结  115-116
结论  116-118
参考文献  118-130
攻读硕士学位期间完成的学术论文  130-131
致谢  131

点接触热弹性流体动力润滑的供油条件分析

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