高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。     

面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

为提升高速轴承润滑效率，对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象，结合可视化分析及定量化实验，优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型，探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为，在此基础上，开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律，针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明：当转速、供油位置等运行工况条件变化时，均存在工况适应性最优的沟槽宽度，且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加；弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力，且转速越高，大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。     

高速角接触球轴承腔内气相流动与传热特性研究

针对高速运转滚动轴承腔内空气在接触区周围形成的高压区阻碍润滑介质进入,从而导致供油效率降低的问题,以B7008C角接触球轴承为研究对象,考虑轴承几何结构细节,建立了角接触球轴承腔内气相流动模型,采用旋转坐标系描述轴承各组件运动,分析滚动轴承在不同转速与保持架结构参数下的气相流动。用该模型分析了轴承腔内气相流场,揭示了轴承公转、钢球自旋、保持架结构等因素对轴承腔内气相流型与传热效率的影响规律。结果表明:随着公转转速升高,气流速度升高,轴承腔内压差增大;高速下钢球的自旋效应使轴承腔内气压升高,分布不均匀性加剧;保持架兜孔形状、兜孔结构等参数影响换热效率与压力场分布,随兜孔间隙增大,保持架对流换热系数升高。轴端贴近轴承内圈处是配置供油单元出口的理想位置。