以某6 m盾构机实际工况及其主驱动轴承为研究对象,建立主驱动轴承载荷分布模型及等温弹流润滑模型,得到了各工况下的负载受力,分析了几何修形对盾构机主轴承弹流润滑的影响。结果表明从弹流润滑角度判断,滚子母线凸度及端部圆角半径均存在优化区间,从而使最大滚子负载处的油膜压力显著减小,减小边缘效应;几何修形后的滚子明显比直母线滚子的润滑性能要好,且修形后的滚子在工况变化时,存在自适应性,但极限工况下仍存在油膜压力过大和油膜厚度偏低的情况。因此当极限工况时间占比较大时,应适当增加滚子凸度。综上可知,合理选取几何修形滚子参数可显著提高盾构机主驱动轴承润滑性能。

以汽车减震器密封用的往复式骨架油封为研究对象,基于润滑理论建立密封界面内的流体润滑数值计算模型来分析往复式骨架油封的密封性能,该模型耦合了固体力学、流体力学以及变形力学分析。采用ANSYS有限元分析提取密封区的静接触压力进行固体力学分析,采用超松弛迭代法求解雷诺方程进行流体力学分析,采用影响系数法求解密封唇面的变形,其中假定密封唇面的微凹凸形貌具有正弦和双余弦分布。通过模型分析密封唇面微凹凸形貌、往复速度对密封界面内的油膜压力和厚度的影响规律。结果表明在2种不同形式的密封唇面微凹凸形貌下,内行程中密封界面内的油膜压力大于外行程的;密封唇面微凹凸形貌以正弦函数分布,往复式骨架油封密封处发生泄漏;密封唇面微凹凸形貌以双余弦函数分布,往复式骨架油封具有良好的密封性能。

针对柱塞泵滑靴副的润滑问题,考虑动压效应给出了滑靴副润滑特性的数值求解方法,并基于该方法对其润滑特性进行了仿真分析。以某型柱塞泵滑靴副为研究对象,在动压效应分析基础上给出滑靴副润滑特性求解方法,实现油膜压力和油膜厚度的计算;其次,进行动压效应的数值仿真计算,验证了求解方法的有效性;最后,基于该方法进行了动压效应、油膜压力分布影响因素等仿真分析。结果表明:滑靴副油膜承受了静压、动压混合的支承力,动压效应不可忽视。另外,中心油膜厚度和滑靴最大倾斜角是油膜动压效应的主要影响因素。所得出的结论对高性能柱塞泵的设计及仿真研究具有一定的工程实践意义。

基于格子-波兹曼方法 （LBM）理论,分析含固体颗粒的轴承润滑问题。通过建立润滑油的理论离散模型,分析固体颗粒分布对于油膜压力、润滑油流速的影响。分析结果表明：在油膜厚度方向分布的固体颗粒越多,颗粒的分布形式对润滑油流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力及油膜流动的影响也越大;当分布形式相同时,固体颗粒个数越多对油膜压力的影响越大;即润滑油中所含固体颗粒浓度越大,对润滑的影响程度也越大;无论分布形式如何,固体颗粒对于离颗粒较远的下游区域的速度影响较小。

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型，在轴箱轴承工况条件下，分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况；建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型，并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较，而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明，在给定运行工况条件下，随着运行速度的增大，轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小，油膜增大；而当轴承载荷增大时，其油膜厚度减小，润滑压力增大。

通过构建二层沟槽织构模型,仿真研究沟槽织构表面的流体动力效应。结果表明：沟槽容积相同时,与单层沟槽相比,二层沟槽的平均油膜压力可以达到单层沟槽的2.31倍;保持二层沟槽的量纲一总深度β1、第一层沟槽量纲一宽度α1不变时,随着第二层量纲一深度β2的增大,平均油膜压力先增大后减小,β2为4.4时,平均油膜压力达到最大值;第二层沟槽的量纲一宽度α2从0.25增大到0.45时,沟槽内的旋涡区也随之增大,平均油膜压力逐渐减小。

综合考虑时变啮合刚度、传递误差和粗糙峰摩擦因数的影响,基于载荷分担理论和动力学理论建立了TI环面蜗杆传动副简易动力学模型,将摩擦动力学特性考虑到线接触弹流润滑理论(EHL)中,求解获得啮合周期内轮齿的啮合力与摩擦力变化趋势,绘制了不同参数下油膜压力和油膜厚度的分布情况。计算结果表明,低速时,啮入端的轮齿啮合力和摩擦力均大于高速时的啮合力和摩擦力;螺旋角增大,啮入端和啮出端的轮齿啮合力都明显增大;轮齿摩擦力随转速变化较小。最大摩擦力值降低,可提高蜗轮副传动寿命;轮齿啮合刚度对油膜压力和油膜厚度的影响最大,轮齿啮合力和粗糙峰摩擦因数影响较小。

为解决直齿圆锥齿轮的端啮问题,通过对直齿圆锥齿轮进行齿廓修形,提高小端的油膜承载能力,使得载荷沿齿宽方向分布均匀。齿廓修形先采用二次抛物曲线,再改变主动轮和从动轮的齿顶修缘高度,确定修形参数后,建立直齿圆锥齿轮无限长线接触弹性流体动力润滑模型,压力和膜厚采用多重网格法求解,弹性变形采用多重网格积分法求解。齿顶修缘后啮入点的油膜压力比原来小,油膜厚度变大;二次抛物曲线修形后,啮入瞬时点和啮出瞬时点的油膜压力在赫兹接触区明显降低,赫兹接触区的油膜厚度明显增大,沿啮合线分布的最大油膜压力降低,最小油膜厚度增大,中心油膜压力降低,中心油膜厚度增大;修形参数的变化影响修形后的油膜压力和油膜厚度;修形改变了齿宽方向的载荷分布,直齿圆锥齿轮的小端和大端的载荷差距减少,齿面载荷由端部向齿宽中部转移。...

根据分形理论中的W-M函数建立柱塞与缸体孔表面三维形貌数学模型,并利用MATLAB软件编写程序,分析分形维数对表面微观形貌的影响。将柱塞副间隙油膜沿轴向展成平面,建立油膜厚度及压力分布计算模型,采用有限体积法求解二维雷诺方程,分析粗糙度对柱塞副间隙油膜压力分布的影响。结果表明:随着分形维数的增加,柱塞表面粗糙度呈增加趋势,且表面粗糙度越大,压力峰值越大。

根据静压支撑原理，运用计算流体力学技术，对滑靴副的流场进行仿真分析，在油膜厚度一定的情况下，选取3组不同的阻尼孔直径，对滑靴和斜盘油膜表面压力进行监控得到底面油膜压力随着阻尼孔直径变化的压力图，讨论不同的油膜压力对滑靴副油液泄漏的影响以及对泵效率的影响。结果表明：阻尼孔直径变大，底面油膜的压力随着变大，滑靴副油液泄漏量也随着增加，而油液泄漏量又影响泵的效率。研究结果进一步揭示了滑靴阻尼孔结构对滑靴副和泵性能的影响。