农机滑动轴承油膜润滑理论及边界条件的研究

【目的】为了更好地研究油膜润滑理论在农业机械轴承上的应用,更高效灵活地使用农业机械。【方法】课题组通过概括滑动轴承油膜润滑理论的发展和研究现状,根据滑动轴承油膜的形成机理详细分析了油膜润滑理论的核心,即Reynolds方程,分别研究了轴承润滑分析中Reynolds方程三种不同的边界条件;针对不同的边界条件讨论了它们在轴承润滑分析中的优缺点,并重点分析了在Swift-Stieber边界条件下滑动轴承圆度误差旋量参数对滑动轴承油膜压力的影响。【结果】1）传统的边界条件如半Sommerfeld边界条件、Sommerfeld边界条件不适用于对误差轴承进行润滑特性分析,而Swift-Stieber边界条件可以对误差轴承的润滑特性进行良好的分析;2）在Swift-Stieber边界条件下求得的压力计算结果与实际情况较为接近;3）在Swift-Stieber边界条件下的Reynolds方程的圆度误差旋量参数会改变最大油膜压力的数值,与理想圆截面相比,油膜压力会随着旋量参数的增大而增大。【结论】Swift-Stieber边界条件是目前比较符合实际的边界条件,在Swift-Stieber边界条件下对Re...     

静压干气密封端面流场数值模拟

为了提高静压干气密封的性能,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,在节流孔直径和端面间隙变化的情况下,对静压干气密封流场进行数值模拟,重点考察了端面气膜压力及开启力的变化情况.数值结果表明：密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,该压力降的大小会随端面间隙增大而增大,随节流孔径增大而减小.端面压力在均压浅槽区中心附近最高,向四周逐渐下降,在均压浅槽区边沿附近,压力梯度较大.开启力总体随间隙增大而减小,极小值接近于0.当端面间隙在5～12μm范围内,开启力随间隙增大而迅速减小,端面气膜具有很大的刚度.较小的节流孔直径可在小端面间隙条件下获得更大的气膜刚度.根据计算数据,对某轴径为30mm的反应釜搅拌器轴端密封,在转速为50～300 r/min范围内成功进行了台架实验,重点对泄漏量和端面磨损状况进行了监测,结果表明密封实现了稳定的非接触式运转.     

水润滑塑料合金轴承的润滑机理

阐述了多重网格算法的基本原理及其在水润滑塑料合金轴承弹流润滑数值计算中的具体实施过程,并在线接触弹流润滑理论的基础上,对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑模型进行数值计算,绘出无量纲压力和无量纲膜厚曲线。从理论上揭示出润滑机理为由于塑料合金具有高弹性而弹性模量较低,因而水润滑塑料合金轴承易于产生弹性变形,导致轴承与轴摩擦表面间楔形水膜的形成,从而形成弹流润滑。     

提高水润滑轴承承载能力关键技术研究

水润滑轴承与传统的轴承在材料选择和润滑介质上存在较大的差异,其承载能力因此也有所降低。轴承材料改性是提高其承载能力的核心,通过试验分析了各种填料对扯断强度、定伸强度和硬度的影响,确定了轴承材料的基础配方,在此基础上利用纳米级ZnOw晶须的强化作用,大大提高了其力学性能和摩擦学性能。材料改性后制成的水润滑轴承承载能力可提高30％。     

基于动网格技术的汽车气动阻力系数数值模拟

以CFD软件为平台,以客车为研究对象,采用Ahm ed车体模型、RNGk-ε方程和动网格方法求解气动阻力系数,求解时控制方程使用有限体积法离散,对流项采用二阶迎风差分格式,扩散项采用中心差分格式,采用全隐式时间积分方案进行时间域离散,PISO算法进行瞬态数值模拟。模拟结果与试验结果取得了较好的一致,表明采用CFD软件中动网格进行气动阻力系数的数值模拟是可行的,为客车车型的气动减阻和开发汽车产品提供参考。     

水润滑塑料合金轴承的摩擦磨损性能研究

以含沙量不同的两种自来水为润滑介质，用MPV－200型摩擦磨损试验机研究了水润滑酚醛树脂塑料合金轴承的摩擦磨损性能，得出不同水质、不同工况下的摩擦学特性，并对作用机理进行了系统分析，为水润滑塑料合金轴承的实际应用提供理论指导。     

水泵站开敞进水池三维紊流数值模拟

针对典型的水泵开敞式进水池，应用紊流模型对进水池及水泵吸水管内的流动进行三维数值计算，计算结果与实验流态、实测数据一致。水泵进口流速呈不对称分布，表面漩涡和水下漩涡均有可能存在，必须采取适当的消、防涡措施保证水泵正常运行。同时揭示了进水池内流动规律，提出进水池设计的控制尺寸。     

水润滑塑料及其合金轴承的摩擦学性能研究

用MPV－200型摩擦磨损试验机测定了超高分子量聚乙烯塑料及其合金轴承在含泥沙自来水润滑条件下的摩擦学性能，研究了载荷、速度、运行时间等因素对轴承摩擦因数和磨损率的影响，得出了摩擦学性能随各种因素的变化规律。结果表明：合金轴承的摩擦因数低，磨损率不足塑料轴承的50％。对作用机理进行了系统分析，为水润滑超高分子量聚乙烯轴承的实际应用和改进提供了理论依据。     

水润滑可倾瓦轴承动静特性

为了研究水润滑可倾瓦轴承的综合性能,以五瓦可倾瓦轴承作为研究对象,系统性地研究并分析了该水润滑轴承在不同结构参数下的动静特性.基于有限差分数值解法求解雷诺方程,分析了不同结构参数对水润滑可倾瓦轴承的最小水膜厚度、轴颈偏心率、Sommerfeld数及动力特性系数等性能参数的影响.研究结果表明:增大轴承的长径比或预负荷系数都可以提高水润滑可倾瓦轴承的承载特性;当转子不需要逆转时,采用瓦块支点偏置设计,当支点偏置率在0.6左右时水润滑可倾瓦轴承的性能较佳;适当加大承载瓦的瓦块张角有利于提高轴承的稳定性和承载能力.     

计入空化效应的新型动静压轴承热动力分

基于气液两相流空穴模型,建立了螺旋油楔动静压轴承的热流体动力润滑数学模型.采用有限差分法,数值求解了广义雷诺方程、简化油膜能量方程及轴瓦热传导方程,研究了油膜压力分布以及供油温度和供油压力对轴承内表面温度的影响.结果表明:油膜破裂面积沿轴向先减小后增大,破裂位置沿圆周方向有一定的偏移,距离的大小与螺旋角有关;供油温度对轴承内表面温度的分布影响较大,而供油压力的影响相对较小.     

基于Fluent的液体静压球轴承温度特性分析

以某型超精密机床为研究对象,对其主轴轴承系统进行了温度分布及特性研究。基于流体力学特性与传热学理论,建立液体静压球轴承的有限元模型,利用Fluent软件,分析液体静压球轴承的温度分布情况,并探究在不同入口压力及主轴转速条件下液体静压球轴承的温度变化规律。分析结果表明:主轴的转速与入口压力对轴承的温升变化在一定范围内是正相关的。为提高超精密机床主轴轴承的精度提供了理论依据。     

多级泵滑动轴承动特性系数求解算法

对多级泵进行转子动力学分析时,需要先对多级泵所用的滑动轴承进行动特性系数计算.采用有限差分法将雷诺方程中导数转换为差分形式.通过Matlab编程对静态雷诺方程进行迭代求解,求得静态油膜压力分布.无量纲动特性系数仅与轴承宽径比和偏心率有关,为了确定轴承的偏心率,用辛普森积分法求油膜承载力,用插值法不断改变油膜偏心率直到油膜承载力与轴承处支反力大小相等.对小扰动下的雷诺方程继续用Matlab进行求解得到4个扰动压力,再用辛普森积分法求得动特性系数.取宽径比为0.2,偏心率为0.4,通过将所编制的程序与窄轴承简化公式的计算值对比发现算法可靠.计算结果表明轴承的交叉阻尼系数几乎相等,并用Matlab绘制了轴承的扰动压力分布图.     

车辆覆盖件冲压成形的回弹模拟研究

回弹现象是车辆覆盖件冲压成形中不可避免的问题,也是该领域研究的热点和难点问题。本文在对轿车行李箱外板冲压成形数值模拟的基础上,基于隐式算法对行李箱外板的回弹进行了计算研究,确定了回弹的分布及最大回弹量的位置,研究了影响回弹的因素和减小回弹量的控制方法,为车辆覆盖件冲压成形加工工艺优化提供了基本思路。     

铝合金轮毂强力旋压数值模拟技术研究

铝合金轮毂旋压技术是近几年才发展起来的车轮成形新工艺方法,运用刚塑性有限元软件DEFORM 3D对铝合金轮毂旋压成形过程进行数值模拟,考察了不同减薄率、进给率和主轴转速等主要工艺参数对成形过程的影响规律,通过综合分析数值模拟计算的结果,得出一组较合理的工艺参数,用试验验证了分析结果,可以为旋压铝合金轮毂的实际生产提供理论指导.     

喷灌条件下土壤水分分布的数值模拟研究

现有试验研究结果表明,喷灌水量在土壤中的分布比其在地面的分布要均匀得多。通过建立三维土壤水分运动数学模型来模拟喷灌条件下土壤水分运动情况,并用经济解法对方程进行求解。使用编制的程序进行实例计算的结果表明,喷灌水量在土壤中的分布要比在地表的分布均匀得多。喷灌水量在土壤中分布的均匀性与初始的土壤水分分布均匀性有较大的关系。     

TCC控制下的渠道水流数值模拟研究

青铜峡灌区建立了全国首个全渠道控制系统(简称TCC)示范区,TCC通过测控一体闸控制水位流量,运行调度过程中渠系产生非恒定非均匀流。本文应用圣维南方程组模拟渠道水位流量过程,应用普列斯曼有限差分法离散方程组,采用牛顿-拉普森迭代法求解非恒定非均匀流的代数方程组。针对U形渠道进行了水流过程的数值计算,验证结果表明,圣维南方程组及牛顿-拉普森迭代法适用于测控一体闸的水流模拟,水位和流量的计算结果与实测值误差较小。研究结果为建立测控一体闸的控制模式提供依据。     

土壤切削大变形的三维数值仿真

对近年来有关土壤切削仿真的研究进行总结，并介绍自适应网格划分、ALE以及SPH等3种解决大变形的方法；在此基础上，针对一个简化的切削模型，对3种方法进行土壤切削仿真的结果进行分析和比较；最后着重以某室内模型盾构刀盘刀具和上海地区软粘土，利用ALE方法进行盾构刀盘刀具的大规模三维切削仿真分析。仿真计算基于LS—DYNA970 MPP软件和“曙光4000A”超级计算机，结果表明，3种不同的方法在解决土壤切削大变形时各有特点，其中ALE方法在更为细致的软粘土盾构三维开挖仿真中得到的结果与试验数据较为一致。     

供水系统数值模拟

对供水系统的数值模拟计算进行了研究，一般地，管中的部分阻力参数可以通过实测而得到，但依据它们常不足以确定系统状态，为此，基于直流电路的计算方法，对样本数据使用最小二乘法，得到了一种确定管路未知阻力参数的模型，由此确定系统状态，该模型对于灌溉网等的设计具有参考价值。     

非对称入流工况下钟形进水流道数

结合南水北调某大型泵站钟形进水流道的设计,采用雷诺平均纳维—斯托克斯方程(RANS)和标准 湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了钟形进水流道两种设计方案在对称进水工况和偏流进水工况下的三维流场。结果表明：原设计方案在偏流进水工况下流道中易产生旋涡,而加设隔板后流道中则无旋涡产生。用泵装置模型试验对计算结果进行了验证,试验结果表明,加设隔板方案的泵装置性能较原设计方案的泵装置性能有了较大的提高,装置最高效率提高可达15%。说明在进行大型泵站钟形进水流道的优化设计时,应充分考虑到偏流进水对流态的影响。     

集成式SCR催化转化消声器的数值模拟和试验研究

通过数值模拟和试验对比研究了某款集成式SCR催化转化消声器采用不同穿孔管位置布置形式对SCR催化转化消声器的压力损失、速度场分布及其NOx转化效率的影响。结果表明:穿孔管孔部分朝向SCR载体的穿孔管造成的压力损失比较小,且SCR前端面速度场分布也更加均匀;穿孔管不同位置布置对SCR的NOx转化效率有明显影响,在某些工况下,差异在10%以上。