椭圆接触纯挤压弹性流体动力润滑研究

论文摘要

本文主要研究纯挤压条件下的弹流润滑理论。全文包括三个部分,即急停过程的椭圆接触弹流润滑数值分析、阶跃冲击载荷作用下的椭圆接触纯挤压弹流润滑分析以及在不同初始油膜厚度冲击载荷作用下的纯挤压弹流润滑分析。第一部分所研究的问题为急停过程的椭圆接触弹流润滑数值分析,忽略了卷吸速度的变化过程,以稳态弹流润滑的解为初始条件,对急停后椭圆接触的残留弹流润滑油膜开展了纯挤压动态分析。因此数值计算包含两种润滑状态,即稳态弹流润滑和纯挤压弹流润滑。结果发现,急停后润滑油膜只能维持很短时间,较高的Hertz接触压力会通过增加润滑油粘度而延长残余油膜的维持时间,但不能根本上改变上述变化趋势,卷吸速度的方向也不能改变上述变化趋势。第二部分建立了椭圆接触纯挤压弹流润滑的数学模型,并得到了在阶跃冲击载荷条件下纯挤压弹流润滑的完全数值解。揭示了不同的Hertz接触压力pH值使得中心压力的峰值不同,出现的时间不同;不同的pH值使得压力和膜厚曲线有所不同,较大的pH值也使得接触区内的压力由中心的压力尖峰变为一对对称的压力峰;载荷阶跃次数的变化使得接触区的范围扩大;不同的载荷阶跃幅度使得接触区向外围扩展的程度不同,幅度越大,接触区扩展的程度也越大;在接触椭圆的短轴和长轴方向上纯挤压压力和膜厚图线有很大不同。第三部分建立了零油膜冲击载荷下的纯挤压弹流润滑模型,求得了不同润滑剂的挤压油膜特性,并和Sakamoto等的试验结果进行了比较,二者有着很好的吻合。同时也对不同初始油膜厚度冲击载荷作用下的纯挤压问题进行了分析,求得了完全数值解。不同的润滑油在同一加载曲线下呈现出的压力和膜厚因粘度和粘压系数的差异也大不相同;在不同初始油膜厚度hoil条件下,纯挤压过程的压力和膜厚图线也有很大差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 物理量名称及主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 弹性流体动力润滑
• 1.2.1 理论分析的发展
• 1.2.2 计算方法概述
• 1.2.3 实验测试和方法
• 1.3 纯挤压弹流润滑
• 1.4 本文的主要研究内容及意义
• 第2章 急停问题的椭圆接触弹流润滑分析
• 2.1 基本方程及其边界条件
• 2.1.1 Reynolds方程
• 2.1.2 膜厚方程
• 2.1.3 载荷方程
• 2.1.4 粘压关系
• 2.1.5 密压关系
• 2.2 基本方程的无量纲化
• 2.3 数值计算方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 卷吸速度沿接触椭圆的短轴方向
• 2.4.2 卷吸速度沿接触椭圆的长轴方向
• 2.4.3 不同椭圆接触曲率半径的影响
• 2.5 结论
• 第3章 冲击载荷作用下的椭圆接触纯挤压弹流润滑问题
• 3.1 数学模型
• 3.2 基本方程及其边界条件
• 3.2.1 Reynolds方程
• 3.2.2 载荷方程
• 3.3 基本方程的无量纲化
• 3.4 基本方程的离散
• 3.5 数值计算方法
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 一次载荷阶跃
• 3.6.2 二次载荷阶跃
• 3.6.2.1 冲击幅度为2的阶跃载荷
• 3.6.2.2 冲击幅度为3的阶跃载荷
• 3.7 结论
• 第4章 在不同初始油膜厚度冲击载荷作用下的纯挤压弹流润滑
• 4.1 数学模型
• 4.2 结果比较
• 4.2.1 圆接触纯挤压
• 4.2.1.1 BS油加载过程的纯挤压
• 4.2.1.2 不同润滑油加载过程的纯挤压
• 4.2.2 不同初始油膜厚度椭圆接触的纯挤压
• 4.3 结论
• 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢