磁性流体高压密封能力的计算与试验研究

本文根据磁性流体密封理论对磁性流体高压密封进行了密封能力的计算和试验研究,提出了单级与多级密封能力的计算方法,并且通过磁场的数值计算对密封能力进行了定量分析。所设计的多极-多级密封装置的密封压差可达1.4MPa。文章最后还对计算值与试验值之差异作了分析与探讨。     

磁性流体密封的优化设计

通过数值计算及实验对磁性流体密封的结构与参数进行了优化设计,给出了磁钢材料及尺寸的设计原则,研究了单级密封的密封压差与磁极斜角、极尖宽度和密封间隙的关系。分析了多级密封的级数、齿宽、槽宽及齿高对磁性流体多级密封的影响,给出了最优取值范围。     

磁性流体密封压差的数值计算

分析并简化了含磁性流体的磁场模型,以密封理论为基础,采用有限元法计算出磁性流体密封的磁场和等压线分布,进而计算出密封压差,分析了密封压差与磁性流体量的关系,给出了多级密封压差的计算方法,同时分析了转速对密封能力的影响。结果发现,数值计算结果与实验结果相一致。     

磁性流体密封及基发展现状

磁性流体密封是近几年发展起来的一项新技术，其在美国和日本等发达国家的发展很快，已经进入实用阶段。我国在这方面也有了一定的基础，并且越来越为有关的工程技术人员所关注，为了加速这项技术在国内的发展，从阐述磁性流体的产生，组成，性质和应用开始，着重转帐性流体密封的原理与应用和磁性流体密封的理论与计算方法，以及影响磁性流体密封性能的因等几个方面，对磁性流体密封及及在国内外的发展现状作了综合介绍与评述，并且     

磁性流体密封及其发展现状

磁性流体密封是近几年发展起来的一项新技术，其在美国和日本等发达国家的发展很快，已经进入实用阶段，我国在这方面也有了一定的基础，并且越来越为有关的工程技术人员所关注。为了加速这项技术在国内的发展，从阐述磁性流体的产生、组成、性质和应用开始，着重围绕磁性流体密封的原理与应用和磁性流体密封的理论与计算方法，以及影响磁性流体密封性能的因素等几个方面，对磁性流体密封及其在国内外的发展现状作了综合介绍与评述，并且提出了几个值得重视的研究方向和课题。     

磁性流体密封磁场的解耦计算

分析了磁性流体密封中的磁场与力场的耦合问题,采用边界逼近的迭代方法准确计算了磁场分布,进而求出了密封压差,分析了解耦计算与线性计算的差别.结果表明,随着磁性流体磁化强度的提高,解耦计算与线性计算的差别增大.     

考虑滚道表面油层分布的滚动轴承润滑分析

研究表明供油量对弹流润滑性能产生显著影响.滚动轴承中由于离心力和滚动体的反复滚压,滚道表面上的润滑剂呈现出非均匀分布的特点.大多数润滑剂被推挤到滚道的两侧,致使接触区的入口间隙不能被完全充满,导致乏油润滑,滚动体与滚道间接触压力接近于赫兹压力分布,膜厚较全膜润滑有明显的减小.本文基于润滑剂的流量连续建立滚道表面油层厚度分布模型,考虑润滑接触压力的影响,计算滚道上的侧流量以预测轴承滚道上补给油层厚度及形状随时间的变化规律;进而以此作为滚动体和滚道接触区的入口油层厚度,采用统一Reynolds方程法数值模拟计算每个时刻轴承滚道与滚动体之间的润滑油膜厚度,压力分布等参数,分析轴承在点接触乏油条件下运行的润滑性能.     

接触角滞后与流体动压润滑的相关性研究

理论研究表明不同润湿性界面对流体动压润滑油膜厚度有着显著地影响,一般采用接触角(CA)来表征固液界面润湿性. 而由热力学原理推导出的界面势能垒理论模型不仅与接触角相关,也是接触角滞后(CAH)的函数. 本文作者通过对不同基体材料的滑块进行表面张力修饰,获得了不同亲和性的界面. 利用干涉法及荧光法分别测量了不同润湿性界面的流体动压润滑膜厚及油膜受剪切的流动特性,研究了接触角及接触角滞后两个界面参数对流体动压润滑油膜厚度的影响,并对势能垒与接触角滞后的关系进行了讨论. 结果表明:接触角与流体动压润滑油膜厚度的相关性较差,接触角滞后可以更好地表征界面效应对流体动压润滑油膜厚度的影响.      

流体动压下乳化液迁移特性及润滑机理研究

乳化液广泛应用于机械加工装备,其在动压条件下迁移特性及润滑机理亟待明晰.采用光干涉法测量了试制和商用两种乳化液在不同浓度梯度下的流体动压成膜厚度,使用光致荧光法研究了接触区外围乳液池三维分布及其迁移行为,结合各浓度下乳化液黏度、红外吸收光谱特征峰和粒径分布等表征结果,对低副接触下乳化液润滑机制进行了研究.结果表明:在稀释过程中乳化液会发生油包水向水包油的流型转变,转变前后乳化液均有较好成膜能力;可观察到出口气穴和入口弯月面所需的卷吸速度随着乳化液浓度降低而增大;粒径较小乳化液滴可直接进入接触区,粒径大的液滴在进入接触区前发生破裂,油相经离水展着进入接触区起主要润滑作用.     

润滑理论研究的进展与思考

全面阐述了润滑理论研究中关于各种润滑状态,包括流体润滑、边界润滑、弹流润滑、薄膜润滑以及混合润滑等的研究进展和存在的问题;并进而就今后的润滑理论研究提出了若干建议.     

金属轧制过程辊缝非稳态混合润滑特性研究

根据Tsao和Sargent的混合润滑假设,建立了板带轧制时混合润滑状态下的非稳态润滑基本模型.系统分析了非稳态混合润滑状态下,基于正弦后张应力输入时,摩擦应力、压应力随时间和表面粗糙度变化的分布情况,以及基于某一压下率下在不同时刻表面粗糙度对摩擦应力、压应力分布的影响.结果表明:在较大的后张应力情形下,工作区中的压应力对表面粗糙度非常敏感,且随着表面粗糙度的增加相应增加;当后张应力减小时,压应力对表面粗糙度的敏感度下降.表面粗糙度对工作区中摩擦应力的分布有较大影响,当有较大后张应力输入时,辊缝间压应力相应较低,此时摩擦应力大小分布对表面粗糙度非常敏感,且随着表面粗糙度的增加而增加.与后张应力相比,表面粗糙度对摩擦应力的影响更为显著.     

碟形弹簧支承圆形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

对碟形弹簧支承圆形瓦推力轴承在稳态运行时的热动力润滑性能进行了分析研究,考察了弹簧弯曲刚度,载荷和转速对轴承的油膜厚度为分布,压力分布,温度分布,功耗及油膜压力中心位置的影响,并提出了温度因子概念,研究表明,较小的弹簧弯曲刚度和载荷有利提高轴承的热动力润滑性能,油膜温度随温度因子的增大而增大,当轴承转速在较大的范围内变化时,温度因子基本为常母,油膜温度敢基本不变,油膜压力中心位于瓦几何中心的上游区     

谐波减速器柔性轴承混合润滑分析

以谐波减速器FB815型柔性球轴承为研究对象,基于赫兹接触理论和弹流润滑理论,建立了柔性球轴承的混合润滑数学模型,并对滚珠和内圈滚道的接触区进行了摩擦学性能分析.通过研究承载区滚珠在额定工况下的油膜厚度、压力、膜厚比等润滑参数,得到了危险点分布位置,并研究了载荷、转速、温度等因素对危险点润滑性能的影响.研究结果表明:在一定范围内,适当提高转速和降低温度能够有效减小疲劳点蚀,提高柔性轴承的可靠性和使用寿命.     

推力轴承瓦面形面对润滑性能影响的研究

以三峡机组推力轴承为研究对象，运用瓦面二次曲面数学模型和三维热弹流润滑性能分析软件，对平面形面、圆柱形面、马鞍形面、横弯形面、球形形面和反横弯形面等6种瓦面形面的推力轴承的最小油膜厚度，最大油膜压力和最高油膜温度等进行了大量的数值计算。在分析和比较上述6种瓦面形面推力轴承优点和缺点的基础上，指出沿周向凸起的瓦面形面及沿径向下凹的瓦面形面均有利于形成收敛的油膜几何形状，从而显著提高轴承润滑性能。     

边界润滑条件下离子渗氮与极压抗磨添加剂的协同作用

利用球－盘摩擦磨损试验机系统地研究了边界润滑条件下４５＃钢离子渗氮与极压抗磨添加剂硫化烯烃及磷酸三甲酚酯的协同作用，结果表明，离子渗氮与这两种添加剂不仅在提高承载能力方面都有明显的协同作用，而且在减小摩擦磨损方面也都有较好的协同作用，其中以与磷酸三甲酚酯的协同作用效果更好。此外，还利用Ｘ射线光电子能谱仪和俄歇电子能谱仪等表面分析手段分析研究了产生这种协同作用的机理。     

多沟槽水润滑橡胶合金轴承润滑特性研究

建立了考虑多沟槽润滑结构和实际工况边界条件的水润滑橡胶合金轴承弹流润滑数学模型,数值计算了有无沟槽以及沟槽半径对润滑性能的影响.计算结果表明：沟槽对水润滑橡胶合金轴承润滑性能影响显著,即在沟槽处膜厚较大,压力较低,而在承载区膜厚较小,压力较高,周向方向上压力分布不连续,并且在最小膜厚处轴向方向的入口和出口附近出现了两个压力峰值;水膜压力和最小膜厚均随沟槽半径的增大而减小;承载能力随偏心率增大而增大,随沟槽半径和过渡圆弧半径的增大而减小;摩擦系数随转速增大而略有增大,随沟槽半径的增大显著增加.     

流体润滑状态下磨粒尺寸对液压泵磨损的影响

本文研究了流体润滑状态下磨粒尺寸对液压泵磨损的影响。结果表明,在液压系统中,泵的磨损主要决定于磨粒与泵内关键运动副动态间隙之间的尺寸关系:尺寸小于动态间隙的磨粒影响很小;尺寸明显比动态间隙大的磨粒不会对泵产生磨损作用;尺寸与动态间隙很接近的磨粒能使泵发生严重磨损。作者还利用扫描电子显微镜对流体润滑状态下三体磨粒磨损中的磨屑形貌进行了观察与分析,并且提出了控制液压系统中磨粒损磨的可行施措。     

球轴承启停过程的瞬态热混合润滑分析

建立了角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑了热效应和时变效应的Reynolds方程,对启动和制动过程中的球轴承瞬态热混合润滑问题进行了分析,考虑了不同加速度启动工况下的瞬态热混合润滑情况.结果表明:启动过程中,随转动速度的增大,最小膜厚增大,轴承逐渐由边界润滑进入弹流润滑状态;不同滑滚比下进入弹流润滑状态的时间有所不同,随着滑滚比的增大,进入弹流润滑的时刻有所推迟,轴承处于同一转速条件下的油膜厚度变小;随着转速的增大,油膜温度升高,最高油膜温度增长幅度减小;加速度的增大使边界润滑消失的时间提前,随着转速的增加,油膜温度增大,且在同一时刻加速度越大油膜温度越高;油膜减小过程中的挤压膜作用导致轴承制动过程中的油膜厚度大于启动过程中的油膜厚度;由于在相同转速下轴承在启动时处于边界润滑状态,而在制动时处于弹流润滑状态,润滑状态的不同导致制动过程中的最高油膜温度较启动过程较小.     

激光加工多孔气体端面密封的静压性能研究

采用有限元方法求解二维气体雷诺方程,研究激光加工多孔端面气体润滑密封的静压性能.主要分析了密封端面的微孔面积比Sp、开孔比γ、无量纲孔深ε和密封压力Po对开启力增幅△Pav、泄漏量Q、开漏比E、刚漏比Ek等密封性能参数的影响规律,结果表明,当Sp=0.65,γ=0.6,ε=3.0时可确保密封在静压条件下具有优异的性价比.研究结果为密封的优化设计提供了依据.