点接触热弹性流体动力润滑的供油条件分析

论文摘要

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。

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 弹性流体动力润滑的研究进展
• 1.2.1 计算方法概述
• 1.2.2 实验测试和方法
• 1.3 乏油条件下的弹流润滑研究
• 1.4 本文的主要研究内容及意义
• 第2章 特殊供油条件下的点接触弹流润滑乏油分析
• 2.1 乏油条件下的弹流润滑模型
• 2.2 基本方程及其边界条件
• 2.2.1 Reynolds方程
• 2.2.2 总间隙方程
• 2.2.3 载荷方程
• 2.2.4 粘压关系
• 2.2.5 密压关系
• 2.3 基本方程及其边界条件的无量纲化
• 2.4 数值计算方法
• 2.4.1 基本方程的离散
• 2.4.2 基本方程的缺陷方程
• 2.4.3 压力的松弛迭代
• 2.4.4 部分油膜比例的松弛迭代
• 2.5 结果分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 点接触弹流润滑供油条件退化的乏油分析
• 3.1 基本方程及其边界条件
• 3.1.1 乏油润滑Reynolds方程
• 3.1.2 总间隙方程
• 3.1.3 载荷方程
• 3.1.4 粘压粘温关系
• 3.1.5 密压密温关系
• 3.1.6 油膜的能量方程
• 3.1.7 固体的能量方程
• 3.1.8 流速表达式
• 3.1.9 摩擦系数
• 3.2 基本方程及其边界条件的无量纲化
• 3.2.1 无量纲乏油润滑的广义Reynolds方程
• 3.2.2 无量纲总间隙方程
• 3.2.3 无量纲载荷方程
• 3.2.4 无量纲粘压粘温关系
• 3.2.5 无量纲密压密温关系
• 3.2.6 无量纲油膜能量方程
• 3.2.7 无量纲固体能量方程
• 3.2.8 无量纲流速
• 3.2.9 摩擦系数
• 3.3 数值计算方法
• 3.4 供油条件
• 3.5 结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 不同卷吸速度方向下的椭圆接触弹流乏油研究
• 4.1 数学模型和基本方程
• 4.1.1 Ree-Eyring流体的本构方程
• 4.1.2 Reynolds方程
• 4.1.3 总间隙方程
• 4.1.4 载荷方程
• 4.1.5 粘压粘温关系
• 4.1.6 密压密温关系
• 4.1.7 油膜的能量方程
• 4.1.8 固体的能量方程
• 4.1.9 流速表达式
• 4.1.10 摩擦系数
• 4.2 无量纲化
• 4.2.1 有关非牛顿流体的无量纲表达式
• 4.2.2 无量纲Reynolds方程
• 4.2.3 无量纲总间隙方程
• 4.2.4 无量纲载荷方程
• 4.2.5 无量纲粘压粘温关系
• 4.2.6 无量纲密压密温关系
• 4.2.7 无量纲油膜能量方程
• 4.2.8 无量纲固体能量方程
• 4.2.9 无量纲流速表达式
• 4.2.10 摩擦系数
• 4.3 数值计算方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 非牛顿效应
• 4.4.2 卷吸速度方向的影响
• 4.4.3 载荷的影响
• 4.4.4 供油条件、卷吸速度和滑滚比的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 乏油实验研究
• 5.1 实验设备
• 5.2 油膜厚度的计算
• 5.3 实验步骤
• 5.4 实验材料
• 5.5 实验结果
• 5.5.1 充分供油条件下的实验
• 5.5.2 乏油条件下的实验
• 5.6 数值模拟
• 5.7 本章小结
• 第6章 基于J-T流变模型的点接触热弹流润滑分析
• 6.1 数学模型和基本方程
• 6.1.1 J-T模型的本构方程及其解法
• 6.1.2 Reynolds方程
• 6.1.3 膜厚方程
• 6.1.4 载荷方程
• 6.1.5 粘压粘温关系
• 6.1.6 密压密温关系
• 6.1.7 油膜的能量方程
• 6.1.8 固体的能量方程
• 6.1.9 流速表达式
• 6.1.10 摩擦系数
• 6.2 无量纲化
• 6.2.1 J-T模型的本构方程的无量纲化
• 6.2.2 无量纲Reynolds方程
• 6.2.3 无量纲膜厚方程
• 6.2.4 无量纲载荷方程
• 6.2.5 无量纲粘压粘温关系
• 6.2.6 无量纲密压密温关系
• 6.2.7 无量纲油膜能量方程
• 6.2.8 无量纲固体能量方程
• 6.2.9 流速表达式
• 6.2.10 摩擦系数
• 6.3 数值计算方法
• 6.4 结果与讨论
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢