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。     

混合弹流润滑下弧齿锥齿轮传动啮合效率计算方法

齿轮的实际润滑状态为兼具完全弹流润滑和边界润滑的混合弹流润滑.通过推导混合弹流润滑下齿轮的平均滑动摩擦因数,结合弧齿锥齿轮的几何接触特性与承载接触特性,计算其瞬时接触椭圆长轴上各点的滑动摩擦功率损失,拟合了啮合周期内的滑动摩擦功率损失函数,经过积分运算得到了混合弹流润滑下弧齿锥齿轮传动的啮合效率.通过与格利森公司计算锥齿轮传动啮合效率的方法对比分析,表明该方法计算正确且精度高.     

影响弹流润滑膜膜厚的因素

弹性流体动力润滑(EHL)主要是研究名义上点、线高副接触机器零件的润滑问题(譬如齿轮、凸轮和滚动轴承等机器零件的润滑)。在高速、重载和大滑滚比下,点、线接触弹流润滑已被表明不能如实由经典弹流润滑理论的膜厚公式描述。为此,详述了影响弹流润滑偏离经典弹流润滑理论的3个因素,指出了今后的发展方向。     

纵向表面粗糙度对滚子副乏油润滑性能的影响

对全膜及乏油条件下纵向粗糙度滚子副弹流润滑问题进行了求解。结果表明,滚子接触副中部与端部的润滑特性不同,由于端部效应的存在,其端部油膜厚度远低于中部。表面粗糙度会引起油膜厚度及压力的波动,在纯滚动条件下,油膜波动的波长等于粗糙度的波长,而幅值大于粗糙度的幅值。表面粗糙度会降低油膜厚度,尤其在乏油润滑条件下。供油膜厚越小,滚子接触副越容易乏油。在一定供油量下,表面粗糙度的幅值越大,波长越小,对滚子副的润滑越不利。     

弧齿锥齿轮齿面闪温分布特性分析

在Blok闪温公式的基础上,计算混合弹流润滑下的齿面平均摩擦因数,修正了公式中的齿面平均摩擦因数,提高了计算精度。同时,通过计算弧齿锥齿轮沿齿面啮合点的切向速度、赫兹接触带半宽和载荷分配系数,提出了混合弹流润滑下弧齿锥齿轮沿接触轨迹和全齿面的闪温公式。经算例分析表明,非正交弧齿锥齿轮副沿接触轨迹闪温的最大值位于啮出轨迹中部,全齿面闪温的最大值在大轮节锥与齿根之间的齿面中部,这些部位最容易发生胶合。     

考虑力矩平衡的圆锥滚子润滑性能分析

通过数值求解研究了考虑力矩平衡的圆锥滚子弹流润滑问题,给出了力矩平衡方程,以及相应的离散方法和相对误差计算公式,通过误差的大小来调整滚子的位置角,使之满足力矩平衡,最后得到了该问题的完全数值解。另外,比较了考虑力矩平衡条件下,载荷、速度和滚子半锥角对滚子位置角、油膜压力和油膜厚度的影响。结果表明:载荷不发生偏置的情况下,圆柱滚子的润滑问题可忽略力矩平衡,但对于圆锥滚子则必须考虑力矩平衡。为了满足力矩平衡,圆锥滚子会出现位置角增大、大端翘起的现象,而滚子位置角的微小变化对其润滑性能的影响不可忽视,考虑力矩平衡的数值分析更符合圆锥滚子的真实润滑工况。滚子的半锥角越大、载荷越大、速度越大,力矩平衡的影响就越显著。     

关于润滑对齿轮振动影响的理论探讨

分析了齿面弹流油膜对轮齿啮合则度的影响,导出了平行圆柱体挤压油液阻尼的理论计算公式,建立了圆柱齿轮副的一个比较完善的振动动力学模型,并论述了齿面弹流油膜对振动微分方程结构的影响。     

不同鳃片间距下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片间距对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用Fluent软件中的层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对不同鳃片间距下分离鳃的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟。根据数值计算结果,对速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析。结果表明:不同鳃片间距下,分离鳃内部的速度场分布规律有所不同,鳃片间距越大,速度流场受到来自泥沙通道中的泥沙流与清水通道中的清水流影响就越大;鳃片间距越小,分离鳃的沉淀效果越好。以泥沙平均速度和清水平均速度作为考核指标,同时考虑分离鳃内部的流场特性、水沙分离效果与制作分离鳃的成本,则最佳鳃片间距为5 cm。     

植物管胞纹孔流体力学建模与流阻特性数值模拟

植物管胞的输水率与水分在纹孔中的流动特性和规律紧密相关。为研究不同纹孔结构对流动阻力特性的影响,采用流体建模和数值模拟的方法,对带纹孔塞具缘纹孔建立了伯努利流体动力学模型,讨论了纹孔各结构参数与纹孔总流阻系数之间的关系。采用低雷诺数k-ε模型以及多孔介质模型,对不同结构的具缘纹孔水分流动进行数值模拟和分析,在此基础上,利用伯努利方程求解相应的流阻系数。结果表明,塞缘的流阻最大,占纹孔总流阻的74.7%,纹孔塞占16.8%,纹孔缘占8.5%。纹孔的流阻系数与纹孔直径、纹孔口直径、纹孔深度、塞缘微孔直径和孔隙率成反比,与纹孔塞直径、纹孔膜厚度成正比。纹孔塞起到控制水分流动的作用,随着纹孔塞偏离中心位置变大,纹孔的流动阻力先减小、后增大,纹孔塞越靠近纹孔口时,纹孔流动阻力越大。     

无阀压电泵用平面锥管内部流动特性

为了研究锥管的流阻特性,采用数值模拟的方法对最小截面宽度为150μm,高度为150μm的平面锥管进行分析,得到雷诺数在100～2 000范围内,收缩方向流阻系数与扩散方向流阻系数的比值λ随锥角θ及流管长宽比l/w变化的规律.结果表明：流管锥角越小,θ及l/w对λ值的影响越大,且流管的流阻特性随θ和l/w的变化发生了转换;在Re=100与Re≥500两种工况下,流管扩散方向流阻系数ξd随θ及l/w的变化趋势相反;Re=100时,流管多呈沿扩散方向流阻较小的Ⅰ类流管特性,θ=20°,l/w=20的流管的λ值最大达到1.22;Re≥500时,流管多呈沿收缩方向流阻较小的Ⅱ类流管特性,θ=20°,l/w=1的流管的λ值最小达到0.63.说明不同雷诺数流动下流管的流阻特性相差较大,不同工况下可通过选用合适的流管结构参数提高无阀压电泵的工作效率.     

微细电火花线切割加工表面干摩擦磨损特性

以球—面接触方式,在0.6mm振幅下,研究微细电火花线切割加工表面在不同载荷和不同频率下的往复滑动干摩擦磨损行为,并探讨其磨损机理。结果表明,微细电火花线切割加工的模具钢M42表面,随着载荷的增加,摩擦过程转变为三体摩擦,降低了摩擦因数;随着频率的增加,由于温升形成的氧化膜降低了微凸体接触界面的抗剪强度,从而使摩擦因数降低;磨损体积随着载荷和频率的增大均呈增大的趋势,磨痕呈现为典型的粘着磨损和氧化磨损机制。     

用于幂律流体螺旋槽液膜机械密封性能的解析法

为深入研究密封介质为非牛顿流体的螺旋槽上游泵送机械密封性能,以幂律流体为研究对象,基于Muijderman推导牛顿流体润滑轴承的端面压力分布表达式,把幂律流体二维定常流动雷诺方程和流量方程分别替换牛顿流体的表达形式,获得了密封端面流场的压力分布表达式,进而得到密封开启力、泄漏率等性能参数．将解析所得结果与采用Fluent模拟结果进行比较,两者数据吻合．再基于近似解析法,分别分析了稠度系数m和流性指数n对密封性能的影响,结果表明,密封开启力随流性指数n和稠度系数m的增大而增大．对于泄漏率而言,当密封胀塑性流体时,流性指数n和稠度系数m几乎没有影响．当密封假塑性流体时,处于较小膜厚时受稠度系数m和流性指数n的影响甚微,但处于较大膜厚时随流性指数n和稠度系数m增大而变大.     

月壤力学性质对月球车牵引性能影响的模拟

采用离散元软件PFC2D,对月球车驱动轮在不同力学性质月壤上的牵引通过特性进行了数值模拟.研究采用线性接触刚度模型,通过双轴试验反复调整颗粒细观参数建立月壤离散元模型,其物理力学性质与真实月壤相似.在相同试验条件下,模拟试验与土槽试验结果趋势一致;模拟试验结果表明,挂钩牵引力随颗粒间摩擦因数增加而增加,当摩擦因数在1左右时增加趋于平缓;挂钩牵引力随孔隙率增加而线性减少;挂钩牵引力随粒径分布(rmax/rmin)增加先增加,当粒径分布大于5后减小,挂钩牵引力随重力加速度增加而增加,在1/6地球重力条件下,滑转率20%时,驱动轮的挂钩牵引力约为地球重力时的77.3%.     

粗糙面变形特性对摩擦温度与接触压力的影响

在考虑微凸体间的相互作用及摩擦界面摩擦热流耦合等影响基础上,建立一具有三维分形特性粗糙表面/理想平面接触的热力耦合模型,运用有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(E/R)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(P/R)的摩擦滑动过程,揭示了粗糙表面不同变形特性下粗糙实体摩擦热、接触压力与接触面积的变化规律。发现在匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力和接触面积则在一定范围内波动。弹性接触(E/R)中接触压力、摩擦温度比弹塑性接触(P/R)大,而接触面积则小很多。在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果有较大的影响。     

收获期谷子叶片摩擦特性的试验研究

为了探明谷子叶片的摩擦特性,降低其对谷子联合收获机割台损失的影响,采用自制摩擦测试装置,联合Instron5544型电子万能试验机,选定谷子张杂10号、晋谷21号和沁州黄等3个品种,分别测定了叶片之间及叶片与不同金属材料接触时的摩擦特性参数。分析了叶片不同方向(纵向和横向)、不同表面(上表面和下表面)、不同倒刺方向(顺纹和逆纹)及不同金属薄板(钢板、铝板、铁板)等因素对叶片摩擦特性的影响规律。试验结果表明:叶片与叶片摩擦时,张杂10号、晋谷21号、沁州黄的静摩擦因数和滑动摩擦因数值范围分别为0.3953~0.9 6 6 5/0.3 6 9 5~0.9 5 6 5、0.3 6 5 7~0.9 4 6 7/0.3 5 5 6~0.8 8 6 3、0.3 5 7 0~0.9 4 2 0/0.3 3 3 8~0.9 0 8 8;叶片的方向及倒刺方向两因素对其影响极显著(P<0.01),叶片在横向及逆着倒刺方向时,摩擦因数值较大。叶片与不同金属材料接触时,张杂10号、晋谷21号、沁州黄叶片与不同金属材料板接触时静摩擦因数值和滑动摩擦因数值范围分别为0.2800~0.5865/0.2546~0.4595、0.2625~0.6080/0.2265~0.4595、0.2805~0.4660/0.2676~0.4318;其与铁板的摩擦因数值最高,钢板与铝板次之且无显著差别。研究结果可为谷子收获机械的研制与设计提供一定的技术参数和理论依据。     

基于Markov随机场的猪肉糜微结构图像模拟

利用Markov随机场和Gibbs分布理论，建立了猪肉糜微结构图像的随机场模型，然后通过迭代方法，对不同微结构的猪肉糜图像进行了随机模拟，同时对随机模拟图像和原始图像作了对比分析。糜状食品物料微观结构图像的分析和模拟是定研究其微结构模式形态对流变特性影响的关键问题。通过从已知流变特性反演糜状食品物料微结构的几何形态，可以更深入地探讨、研究微结构形成的动力学机制和过程，进而沟通流变特性和微结构形态之间的联系，从而为定量描述糜状食品物料的流变特性提供了条件。     

全膜双垄沟覆膜土壤离散元接触参数仿真标定

为进一步提升基于离散元法对全膜双垄沟机械化覆土作业过程研究的准确性,结合EDEM软件进行覆膜土壤摩擦角(土壤休止角及其与钢滑动摩擦角)离散元仿真试验。通过三因素三水平正交组合试验,得出各接触参数对土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的影响显著性顺序。分别建立了各关键接触参数与土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的二次多项式回归模型,以自制试验装置测定结果作为优化的目标值,获得全膜双垄沟覆膜土壤离散元最优接触参数组合为:土壤与土壤静摩擦因数0. 68、土壤与土壤滚动摩擦因数0. 27、土壤与土壤恢复系数0. 21、土壤与钢静摩擦因数0. 31、土壤与钢滚动摩擦因数0. 13和土壤与钢恢复系数0. 54。为验证所标定全膜双垄沟覆膜土壤接触参数的可靠性,对模拟仿真与实际试验的土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角进行了对比分析,两者相对误差分别为2. 6%和3. 1%;同时应用离散元法进行全膜双垄沟覆土装置在覆膜土壤颗粒最优标定参数组合设置下的种床覆土过程仿真模拟,通过与实际作业效果对比,仿真结果与田间试验工况基本一致,验证了仿真试验与建立回归模型的有效性。     

润滑滑动摩擦磨损试验及其铁谱监测技术研究

在磨损试验机上进行有润滑的滑动摩擦磨损试验,并对其润滑油样进行铁谱分析,探讨摩擦力矩、磨损严重程度指数的变化规律。试验结果表明,摩擦力矩与磨损严重程度指数的变化规律一致,应用铁谱分析技术可以监测有润滑的滑动摩擦副的磨损状态和磨损程度,为汽车发动机典型零件磨损状态的铁谱监测技术研究奠定了基础。