混合流态下短径向滑动轴承热流体润滑特性研究.pdf

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1、第22021卷4年第7月4期JournalofHena河nM南e机cha电nic高al等an专dE科le学ctr校ica学lE报ngineeringCollegeV01．22№．4July2014混合流态下短径向滑动轴承热流体润滑特性研究王迎佳，刘敏珊，岑少起，秦东晨(1．郑州大学机械工程学院，河南郑州450002；2．郑州大学化工与能源学院，河南郑州450002)摘要：以高速短径向滑动轴承为研究对象，研究混合流态下采用不同温黏模型时轴承静态特性的变化。考虑油膜中同时存在层流和紊流两种流态，基于两种温黏

2、模型，联立求解雷诺方程、能量方程，分析油膜中流态变化，得到压力分布、承载力、摩擦力和最大温度等特性参数，并将某工况下混合流态时油膜特性与等黏度模型和单一层流流态时的结果进行比较。结果表明：基于不同温黏模型时油膜内流态分布明显不同；与等黏度模型相比，变黏度模型承载力和温升明显下降；与单一层流流态相比，混合流态下油膜承载力和摩擦力均较大。关键词：短轴承；混合流态；温黏模型；静特性中图分类号：THl17；TH133文献标识码：A文章编号：1008—2093(2014)04—0001-06油润滑动压径向滑动轴承

3、是目前应用广泛的解雷诺方程得到短滑动轴承的静态和动态特性。旋转机械支承零件，对其油膜润滑特性的研究日益胡晓青等I7基于雷诺方程建立无限短径向滑动轴深入。但是，研究实际工况下的滑动轴承并不容承的薄膜润滑等效黏度计算模型，得到轴承性能的易，原因是实际工况复杂，润滑问题是三维的，且控简单计算公式。目前的短轴承润滑研究中大多忽制方程如雷诺方程、能量方程等强烈的非线性和解略油膜雷诺数的变化而假定油膜处于单一的层流的多分叉性以及油膜间隙过小，都给计算带来很大或紊流流态，而对轴承处于层流和紊流共存的“混困难。所以当前

4、的润滑理论计算都需引入不同程合流态”的实际工况下的性能研究却十分罕度的假设，使问题得到简化。见[8。而且，高速旋转的轴承由于油膜内摩擦在滑动轴承设计时，高速轻载工况下宜选择长功耗急剧上升而导致油温迅速升高，润滑油的黏度径比(1／d)较小者，优点是可减小轴承尺寸、提高轴随之急剧下降，不均匀的温度场必然带来不均匀的承运转稳定性、增加侧泄量以及降低摩擦力和温黏度场_1]。因此，必须计人温黏关系。而目前大多升L1]。因此短径向轴承润滑理论自然引起研究人数研究中忽略黏度的变化[6]，使得高速轴承润滑员的关注，这一

5、理论能够提供完整的轴承性能(包计算存在误差。括压力分布、温度分布等)解析式，数学处理简单，本文以圆柱短径向滑动轴承为研究对象，基于在一定范围内，具有相当的工程应用精度-l]。层流和紊流经典润滑理论，推导油膜处于“混合流自2o世纪6O年代以来，高速滑动轴承油膜润态”下的由雷诺方程、能量方程和温黏关系组成的滑理论研究获得了突飞猛进的发展，特别是对层流控制方程组，计入合理的边界条件，建立了短轴承润滑理论、完全紊流润滑理论的研究获得了重要突静态特性计算模型；基于两种不同的温黏关系模破L】]。基于这些基本理论，各

6、国学者针对不同工型，联立求解控制方程组得到轴承在混合流态下的况进行了深入的研究。董勋l4]、温诗铸[5等认为采油膜压力分布、温度分布、承载力、黏度和雷诺数等用无限短轴承润滑理论对于处理较小偏心和宽径参数，并对比分析了两种温黏模型下各特性参数的比的轴承问题时具有相当优势。Leela等[6通过求不同。*收稿日期：2014—05—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075373)；河南省基础与前沿技术研究计划项目(132300410068)作者简介：王迎佳(1980一)，女，郑州人，郑州大学讲师，硕士

7、，在读博士生，主要从事摩擦学、润滑理论和机械设计的研究。河南机电高等专科学校学报2014年4期1油膜流态判据和基本控制方程(．霄一爱考)等1．1油膜流态判据一A+Az罴(手)(鲁)2判断润滑油流态的依据是雷诺数。雷诺数表(2)征的是流体惯性力和黏性力的相对关系，计算公式其中：A1—20Ur／#cTof。，A2==：A1／4，U为轴为Re=Uph／，其中U、p、h和分别为润滑油速颈转动线速度，C和丁。分别为润滑油密度、比度、密度、厚度和动力黏度。对于圆柱径向轴承，临热和初始温度。为相应流态下的无量纲油膜温

8、界雷诺数Rec的计算公式为Rec一41．1(r／c)l_1]，式中r为轴颈半径，c．为轴承半径间隙。当油膜雷度，一li，T为油膜温度。一2／(t／2)，g为油诺数Re~Rec时判断为层流；当Re≥Rec时判断膜内任一点的轴向坐标。为紊流。(3)温黏模型在某些工况下，轴颈转速较高，油膜厚度变化黏度是在轴承工作过程中一个重要的润滑油较大，而且随着油温升高，油黏度持续变化，导致楔特性参数。大多数润滑油的动力黏度随温度的升形油膜内各点雷诺数均不同。