为了提高油膜承载力、改善润滑效果、优化织构化表面的摩擦学性能,研究不同黏度润滑油下网状织构的润滑性能。设计4种不同凹槽宽度的网状织构,通过测量接触角、油膜承载力以及摩擦因数,得到不同转速、不同黏度润滑油下4种网状织构的油膜承载力以及摩擦因数的变化规律。实验结果表明:在4种织构中,凹槽宽度为0.4 mm的网状织构润滑性能最好,在设定的实验条件下,最大油膜承载力为0.52 N,最小摩擦因数为0.019。此外,接触角测量实验表明凹槽宽度为0.4 mm的网状织构表面疏水性能更好,有比较好的成膜能力,使得织构表面动压承载力有比较大提升,摩擦因数也更小。比较不同黏度润滑油和不同转速下网状织构润滑性能,黏度越大的润滑油,油膜承载力越大,润滑效果更佳。同时,油膜承载力随着转速的增大而增大,在润滑油黏度较高时这种影响更为显著。

根据粘性流体的能量方程建立了油膜温度场的三维数学模型,并利用差分的方法根据温度边界条件导出油膜的温度计算表达式,介绍了滑动轴承油膜温度的计算过程,并计算了在轴颈上带有螺旋槽的滑动轴承的温度场。计算结果表明油膜温度随压力的增大而升高,当压力达到峰值后,油膜温度达到最大值,然后略有降低。随着轴颈转速的增大,油膜的最高温度也相应升高。当偏心率增大时,油膜的最高温度也随之升高。计算过程及结果对于掌握滑动轴承油膜温度及压力分布规律有一定的指导意义,为滑动轴承油膜粘温关系的研究以及轴承结构设计提供了理论依据。

针对密封环接触面之间的润滑问题,基于Reynolds方程,考虑粗糙度的影响,建立在流体动压润滑状态下圆台型表面织构的数学模型,对密封环接触表面在不同织构参数、不同粗糙度参数下润滑膜压力大小及分布情况进行研究。采用有限差分法、牛顿迭代法研究不同润滑介质下,圆台型微凹坑的几何参数及粗糙度参数对润滑膜平均压力的影响,并与理论数值结果进行对比验证。结果表明:密封环端面的平均膜压随圆台型织构间距、小径的增大而减小,随织构大径的增大而增大;存在最佳织构深度使平均膜压最大;润滑介质黏度越大,密封环端面平均膜压越大;粗糙峰峰高越大,端面平均膜压越小,而粗糙峰波长对端面平均膜压的影响较小,因此粗糙峰应尽可能小;存在织构参数、粗糙度参数的最优组合使润滑膜平均压力值达到最大。

为解决现场出现的高速泵振动及径向轴承损坏的问题,对此轴承润滑及转子动力性能作了计算分析,结果表明原装轴承存在承载能力偏低的问题。通过增加承载宽度的改型轴承提高了承载能力,稳定性指标有所下降,但余量还很充足。在相同不平衡量激励下,改型轴承支承的转子振动幅值小于原装状态下的振动幅值,表明改型轴承有更好的抑振效果。装配改型轴承的高速泵进行水力及机械性能试验,运转平稳,且已在现场长周期可靠运转,没有再出现类似轴承的振动问题。

为探究结构参数对滑动轴承润滑性能的影响,以有限长径向滑动轴承为研究对象,基于流体润滑计算理论,建立了流体动压径向滑动轴承润滑模型,使用有限差分法求解Reynolds方程获得油膜厚度和压力,分析宽径比和相对间隙对滑动轴承动力学特性的影响。结果表明：有限长径向滑动轴承的压力三维分布图近似为连续的抛物面分布;适当增大滑动轴承的宽度,有利于滑动轴承润滑油膜形成,提高滑动轴承的承载能力;摩擦力矩和承载能力随相对间隙减小而增加,端泄流量随相对间隙增大而增大,相对间隙对偏位角无影响。

为研究短凹槽的润滑减摩机制,通过建立具有三角形截面短凹槽织构化平行滑块润滑理论模型,利用多重网格法求解润滑油膜压力分布,分析三角形截面短凹槽织构几何参数的变化对摩擦副表面的流体动压性能的影响规律。研究结果表明：短凹槽织构的长度对流体动压承载能力几乎没有影响;在特定的工况条件下,流体动压润滑效应随着凹槽宽度、深度与横向间距的增加而先增大后减小,分别存在最佳凹槽宽度、深度与横向间距使得流体动压润滑效应达到最大;流体动压润滑效应随着短凹槽织构纵向间距的减小而增大。