织构布置位置对滑动轴承承载力的影响分析.pdf

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1、第44卷第4期船海工程Vo1．44No．42015年8月SHIP＆OCEANENGINEERINGAug．2015DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2015．04．017织构布置位置对滑动轴承承载力的影响分析梁兴鑫，刘正林，王焕杰，周旭辉(武汉理工大学a．高性能船舶技术教育部重点实验室；b．船舶动力工程技术交通行业重点实验室，武汉430063)摘要：应用ADINA有限体积法，在考虑油膜发散区域空穴效应的情况下，计算分析部分区域有矩形凹坑织构的径向滑动轴承油膜承载力，并与无织构轴承对比。结果表明：部分织构布置位置对油膜承载力有较大影响。当织构位于油膜发散区时，可以提高油

2、膜承载力；当织构布置位置横跨油膜收敛区域和发散区域时，油膜承载力下降；油膜收敛区域的织构面积越大，油膜承载力下降越多。关键词：织构布置位置；偏心率；偏位角；承载力；空穴效应中图分类号：U664．121．2文献标志码：A文章编号：1671—7953(2015)04-0060·06表面织构可以改变摩擦副表面摩擦性能，提杂性，以及数值求解的高度非线性，JFO边界条件高相对运动表面承载能力，其形式主要有表面凹很少在求解织构问题中使用。文中采用CFD软坑、凹槽和表面微凸。一般情况下表面微凸会提件ADINAm，引入一种新的空穴效应计算方法，高轴承的承载能力，但是在边界润滑和混合润滑分析偏心率、偏位角、织

3、构布置位置对轴承液膜承时作用不如表面凹坑效果好，因此织构多为凹坑载力的影响，为后续试验研究提供理论依据。形式_lj。合适的表面织构面积比和凹坑深径比1模型及验证能有效降低摩擦副的摩擦系数和提高液膜承载能力_2。对于表面织构提高承载能力的机理，有学1．1空穴效应控制方程者提出是“空穴效应”导致织构表面产生流体动用ADINA软件计算油膜压力，在处理空穴效压效应；也有人提出一种“人口吸入”机理；应时，需要先假定润滑油可以发生相变，即允许液还有专家认为流体惯性力液膜产生承载力的原膜存在负压，润滑液可能发生汽化，这样处理的计因l8J，但大部分学者接受“空穴效应”机理，织构算结果比使用half-Somm

4、erfeld边界条件将负压全凹坑的存在会使液膜发散与收敛区域交替出现，部置为0更切合实际。在等温假设下，相变仅由液膜发散区域形成负压，收敛区域产生正压，负压压力变化引起，汽相体积分数用．厂表示会“吸人”润滑液，对轴承承载力和润滑性能起积厂=7^(p，OL)=极影响。在数值分析滑动轴承液膜压力分布方OP≤0面，边界条件的选择在很大程度上会影响计算结／d0

5、1裂条件，而且提供油膜再形成条件，对负压的处理式中：d=2a(1一Ot)，Ol=0．1较为合理，是目前较符合实际的边界条件。P=(Pl-p)／(p1一P1)。然而由于对油膜破裂和再形成位置求解的复其中：p——液体汽化的最大压力；p——汽体液化的最小压力；收稿日期：2015—05—05p——液膜压力。修回日期：2015—05—20基金项目：国家自然科学基金(51379168，51139005)流体总体积可以表示为第一作者简介：梁兴鑫(1985一)，男，硕士生v=十I，v一)(2)研究方向：水润滑轴承摩擦性能式中：下标l、v分别表示液相和汽相。E·mail：xingxin@whut．edu．cn

6、-厂=0，流体为液态=1，流体汽化为气体。60梁兴鑫，等：织构布置位置对滑动轴承承载力的影响分析船海工程第44卷．口J旦l1一-11旦l口_口：口：口：口：口．旦L旦i口_口：口：口：口：口口!口!口!口!口060l2Ol80240300360周向／(。)图3完整油膜与下半油膜中线压力10iiL口_表4完整油膜与下半油膜计算结果对比：口：口：口lL口j旦L口．口．．i口口】口0。a)不同织构区域位崔1．————一———————·2表面织构设计口_1广轴向以某船舶小型涡轮增压器滑动支承轴承为例，应用ADINA软件分析织构布置位置对轴承油1__Jl膜承载力的影响，轴承相关参数见表5，轴承与轴b)

7、单个织构尺寸颈的平均间隙c为3Om。图5不同结构区域位置及单个结构尺寸表5织构轴承主要参数为该凹坑所在区域的长和宽，分别为3．14mm和3mm。织构区域织构面积比为，，s。=X100％(3)LL部分织构轴承横截面见图4。下半油膜即为3种不同位置织构凹坑尺寸和织构区域的织图中阴影部分所示的油膜构面积比相同，约为15．3％。在ADINA中建立有限体积模型时，对图5中的单个织构区域油膜模型，、￡ZZ边上网格划分数分