急停和往复运动条件下的热弹性流体动力润滑问题数值分析

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本文基于弹性流体动力润滑理论,针对工业链中的套筒-销轴链,运用数值分析方法研究了急停和往复运动条件下的热弹流问题,主要包括:(1)建立了无限长线接触零卷吸热弹流润滑问题的数学模型,并对急停问题进行了数值仿真,研究了初始零卷吸速度、急停时间对接触区内油膜的膜厚、压力、温升和摩擦系数等摩擦学特性的影响。研究发现,零卷吸工况下的急停会造成运动过程中接触区中心压力的急剧增加,因此两接触固体容易发生塑性变形,造成表面损伤。(2)建立了点接触往复运动条件下热弹流润滑问题的数学模型,使用数值方法研究了往复运动条件下点接触热弹流问题中压力、膜厚、温升和摩擦系数等摩擦学特性的变化。分别研究了冲程长度、工作频率、当量曲率半径、载荷和椭圆比等变量对油膜摩擦学特性的影响。研究发现,在冲程末端时,油膜主要受挤压效应的影响。在冲程过程中,挤压效应和楔形效应共同作用于油膜。在此基础上,使用光弹流实验台做了部分实验,与仿真结果吻合较好。(3)研究了表面波纹度对点接触往复运动下热弹流润滑问题的影响。对比同一工况下的光滑表面油膜,研究了表面波纹度的波长和幅值对油膜膜厚、压力、温升和摩擦系数等摩擦学特性的影响,以及不同当量曲率半径对波纹度表面油膜的膜厚、压力和温升的影响。(4)建立了工业链中套筒链的套筒-销轴间有限长线接触的热弹流润滑模型,使用数值分析方法研究了发生急停时,接触区内油膜的变化规律,以及初始表面速度和急停时间对接触区油膜的压力、膜厚、温升和摩擦系数等摩擦学特性的影响。研究发现,急停会导致中心压力的增加、中心膜厚的减小,以及摩擦系数和温升的增大。在接触区的端部附近,压力和温升增幅较大。
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