为了探究不同流态下动压滑动轴承润滑及承载特性,以织构化动压滑动轴承为研究对象,基于Ng-Pan湍流润滑理论,建立不同流态下织构化动压滑动轴承润滑模型,分析润滑油流态、微织构以及轴承结构参数对动压滑动轴承油膜压力以及承载力的影响。研究表明:湍流流态能够有效地提高织构化动压滑动轴承的油膜压力,临界雷诺数随间隙比的增加而减小,随偏心率的增加而增大;不同流态下织构化轴承承载力随坑径与膜厚的增加而逐渐减小,随间距的增加呈现波动变化,随转速、偏心率与长径比的增加而增加,且湍流流态的承载远高于层流流态。

考虑内燃机发生气缸压力波动的情况下,建立内燃机曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析单缸缸内压力正常、偏低和偏高3种工况下气缸压力波动对内燃机曲轴主轴承载荷、最大油膜压力、最小油膜厚度和轴心轨迹的影响。针对某直列四缸内燃机曲轴主轴承的研究结果表明,某一缸的缸内压力波动会导致靠近该缸的2个曲轴主轴承载荷变化明显;随着缸内压力的增大,曲轴主轴承的最大油膜压力增大,最小油膜厚度减小,轴心轨迹向外扩张,最终压力波动会影响曲轴主轴承的润滑性能和整机工作状态。

外回程机构是应用于轴向柱塞泵的机械结构,为研究其润滑特性,基于外斜盘倾角和偏距影响下的外回程球铰副相对运动速度矢量方程,推导出适用于外回程球铰副的Reynolds方程,对比分析了不同工况下外回程球铰副的摩擦润滑特性。结果表明:当外斜盘倾角一定时,外回程机构一个工作循环中最大油膜压力的最大值和总摩擦功率均随着转速的增加而增加、随着偏距的增加而减少;而偏距的变化对轴向泄露流量的影响甚微。当偏距一定时,一个工作循环中最大油膜压力的最大值随着外斜盘倾角的增加而减少,总轴向泄露流量随着偏距的增加而增加。由此可知,以上参数是影响外回程球铰副润滑特性的重要因素。因此在外回程机构设计时,需综合考虑不同参数耦合作用下复杂影响。

针对现有的柱塞泵滑靴副油膜3点厚度推导法的不足,提出了更高精度的双面平均6点推导法,并对相关联的压力场分布、功率损失及泄漏量理论进行了完善,进一步地,基于恒温振动工况对滑靴副流体润滑特性研究进行了试验系统设计。通过该试验系统,可以准确测量轴向柱塞泵在恒温和变温、振动与非振动工况下不同转速、输入压力及结构形式时测点的油膜厚度、压力、温度及泄漏量,进而得出滑靴副功率损失、温度分布、压力分布、泄漏量的变化规律;验证在振动情况下现有关于滑靴副流体润滑特性理论的适用性。该试验系统能实时精确地测量滑靴副油膜的厚度,测量误差小于1μm;温控试验时,能保证试验系统所需目标温度误差小于0.1℃;采用了电液控制的三向振动系统,调频范围为0~200 Hz,基本能满足所有工况下振动频率的测试需求。此试验系统为恒温振动...

考虑轴承磨损,基于有限差分法分析水膜厚度、压力分布、承载力、偏位角的变化情况。结果表明：磨损区域的水膜厚度增加,磨损使最大水膜压力大幅降低,水膜最大压力位置和破裂位置均延后,磨损情况下其承载力小于未磨损下的承载力,且轴颈运动路径发生变化,轴系的工作特性改变。

为探索轴颈圆度、圆柱度误差对轴承润滑性能的影响机制,建立轴颈存在圆度、圆柱度误差的径向轴承模型,推导对应误差下的轴承液膜间隙函数,并分别研究轴颈圆度、圆柱度误差对润滑性能以及承载能力的影响机制。研究表明：轴颈圆度、圆柱度误差会导致轴承液膜润滑特性下降,并引起轴承的承载力和摩擦力出现周期性的波动,进而影响轴承的回转精度和轴系运行平稳性;重载情况下轴颈圆度、圆柱度误差对轴承润滑性能的影响更加显著,甚至会导致液膜破裂,轴承失效。

论述了轴向柱塞泵配流副润滑特性试验系统的组成和工作原理.该润滑特性试验系统用来测量压力、温度、转速和结构对配流副润滑膜厚度、承载力和泄漏流量等润滑特性参数的影响规律.润滑特性试验装置使用高精度电涡流位移传感器测量配流副间隙,以保证对润滑膜厚度的测量误差小于1 μm.采用PID控制算法对微米级的润滑膜厚度进行反馈控制.利用MATLAB语言的SIMULINK软件包对精密位置反馈控制系统进行了动态仿真,得出参数V0/βe和Kce值的选取对该精密位置反馈控制系统的设计是非常重要的.

介绍了国内外有关轴向柱塞泵配流副润滑特性方面的研究成果,并进行了综合分析和比较.指出需借鉴国外现有的关于轴向柱塞泵配流副压力分布规律的理论,确定最佳剩余压紧系数,现有的配流副结构设计方法和理论依据需进一步完善.建立了轴向柱塞泵配流副润滑特性试验平台,可在不同压力、温度、转速、结构下测试配流副间隙并得出配流副润滑膜的形成及变化规律.通过润滑特性测试平台还可以确定最佳水液压柱塞泵配流副润滑结构和材料配对,为研制出性能良好的轴向柱塞式水液压泵奠定实验基础.

设计了轴向柱塞泵配流副的润滑特性试验系统,描述了润滑结构与特性试验系统的组成和功能.建立了配流副润滑膜形成的数学模型,该数学模型用于描述配流副间润滑膜的运动变化规律和工作介质在阻尼槽、压力平衡油槽中的压力、流量特性及分布规律.对不同工况下的配流副润滑膜的形成进行仿真分析,结果表明在其他工况不变时,润滑膜厚度随压力和温度的增加而减小.当转速达到3000r/min,盲孔个数为6时,盲孔包角应选为12°,或者盲孔个数为12,盲孔包角选为15°.

为研究轴向柱塞泵配流副的摩擦学特性,建立了模拟配流机构的润滑特性试验系统,以实测润滑特征参数,对工况进行实时调节与控制,寻求良好的润滑状态。论述了配流副润滑特性试验研究的优点,根据润滑理论模型分析了供油压力和油膜厚度等主要特征参数,提出了膜厚反馈的电液控制配流副油膜动态试验装置的结构及关键技术。通过平面配流密封带多点实测膜厚、泄漏流量、摩擦转矩的试验数据表明,供油压力对密封带润滑油膜厚度、形态等的影响较大。局部油膜破坏是导致缸体面磨损的主因,试验测得的膜厚分布与其磨损分布有直接关系。