面向绿色开采的低粘度介质润滑理论及应用研究

论文摘要

推导了在常见的两种圆柱坐标系下考虑了惯性力及界面滑移现象的雷诺方程,并提出其数值解法,研究了惯性力及界面滑移现象对低粘度介质润滑的影响。对各种螺旋槽平面型线对水润滑螺旋槽推力轴承的水膜压力分布及承载能力的影响进行了研究,在推力轴承的部分区域采用合成橡胶从而构成水润滑螺旋槽橡胶推力轴承,以进一步提高轴承的承载能力和抗泥沙能力。建立起水润滑橡胶推力轴承的弹流润滑模型,对其进行弹流润滑分析。研究了水垫带式输送机的润滑机理,建立起水垫数学模型,并利用多种数值方法模拟其流场情况,了解了其各种设计参数对输送机承载能力的影响程度,为进一步提高水垫带式输送机的工作性能提供了理论基础。根据煤矿机械的工作特点,确定适宜用水作为润滑介质的煤矿机械的工作场合与范围以及适用于煤矿机械的水润滑摩擦副材料,并对润滑介质中煤尘等杂质浓度含量对水润滑摩擦副润滑性能的影响程度进行了相关理论研究以及数值模拟计算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 详细摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及实际意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 低粘度介质润滑理论的研究现状
• 1.2.2 低粘度介质润滑应用研究与产品开发现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 2 考虑了惯性力及界面滑移的雷诺方程及其数值解法
• 2.1 考虑惯性力以及界面滑移的理论基础
• 2.1.1 考虑惯性力的理论基础
• 2.1.2 考虑界面滑移的理论基础
• 2.2 圆柱坐标系Ⅰ中考虑惯性力以及界面滑移现象的雷诺方程
• 2.2.1 连续性方程、Navier-Stokes方程在润滑问题中的简化
• 2.2.2 考虑惯性力以及界面滑移现象的雷诺方程的推导
• 2.2.3 考虑惯性力及界面滑移的雷诺方程的无量纲形式
• 2.2.4 考虑惯性力及界面滑移的雷诺方程的数值解法
• 2.2.5 考虑惯性力及界面滑移的雷诺方程的数值计算结果
• 2.3 圆柱坐标系Ⅱ中考虑惯性力以及界面滑移现象的雷诺方程
• 2.3.1 连续性方程、Navier-Stokes方程在润滑问题中的简化
• 2.3.2 考虑惯性力以及界面滑移现象的雷诺方程的推导
• 2.3.3 考虑惯性力及界面滑移现象的雷诺方程的无量纲形式
• 2.3.4 考虑惯性力及界面滑移现象的雷诺方程的数值解法
• 2.3.5 考虑惯性力及界面滑移现象的雷诺方程的数值计算结果
• 2.4 小结
• 3 水润滑螺旋槽推力轴承润滑机理研究
• 3.1 水润滑推力轴承雷诺方程的建立
• 3.1.1 水润滑推力轴承雷诺方程建立的假设条件
• 3.1.2 水润滑螺旋槽橡胶推力轴承的雷诺方程
• 3.1.3 雷诺方程的无量纲化
• 3.2 不同平面型线水润滑螺旋槽推力轴承端面产生压力场的比较
• 3.2.1 平面型线几何形状及其数学模型
• 3.2.2 数值模拟计算的基本假设
• 3.2.3 数值模拟计算的几何模型及边界条件
• 3.2.4 计算结果与分析
• 3.3 弹性变形方程
• 3.4 膜厚方程
• 3.5 承载能力的计算
• 3.6 雷诺方程的数值计算
• 3.6.1 坐标变换
• 3.6.2 划分网格
• 3.6.3 雷诺方程在新坐标下的表现形式
• 3.6.4 离散雷诺方程
• 3.6.5 膜厚阶梯变化处的方程
• 3.6.6 差分网格变化处的方程
• 3.6.7 压力、承载力的超松弛迭代
• 3.6.8 计算初值的确定
• 3.6.9 计算流程
• 3.6.10 计算结果与分析
• 3.7 小结
• 4 水垫带式输送机润滑机理研究与承载能力分析
• 4.1 水垫带式输送机的组成及工作原理
• 4.2 水垫带式输送机的润滑机理
• 4.2.1 润滑条件的简化与假设
• 4.2.2 水垫雷诺方程的推导
• 4.2.3 雷诺方程的无量纲化
• 4.2.4 水垫承载能力的计算
• 4.3 基于有限差分法的水垫带式输送机的数值计算
• 4.3.1 离散雷诺方程
• 4.3.2 数值模拟计算
• 4.3.3 计算结果与分析
• 4.4 基于CFD的水垫带式输送机水垫流场数值模拟
• 4.4.1 水垫流场几何模型及边界条件
• 4.4.2 计算结果与分析
• 4.5 小结
• 5 低粘度润滑介质在煤矿机械中的应用研究
• 5.1 低粘度润滑介质（水）在煤矿机械的应用
• 5.1.1 煤矿机械的工作特点
• 5.1.2 低粘度润滑介质（水）在煤矿机械中的应用分析
• 5.1.3 煤矿机械中水润滑摩擦副材料的用材原则
• 5.1.4 适用于煤矿机械中水润滑摩擦副材料的选择
• 5.2 煤尘浓度对低粘度介质润滑性能的影响
• 5.2.1 润滑介质中杂质的来源
• 5.2.2 液-固两相流体理论
• 5.2.3 数值模拟计算
• 5.2.4 计算结果与分析
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 论文的主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介