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进一步对接触弹性流体动力润滑供油前提进行讨论

2018-06-04240

  无量纲膜厚方程为:H(X,Y)=H00+X2+Y22C+K1kP(Xc,Yc)(X-Xc)2+(Y-Yc)2dXcdYc(4)式中:H00为刚体中心膜厚,C为综合曲率半径比,C=Ry/Rx,Ry为两固体在y方向的综合曲率半径(m),K1=2pHRx/(PEca)。无量纲载荷方程:kPdXdY=23Pke(无量纲粘度方程为:G-=exp{A1<(1+A2P)z0-1>式中:A1=lnG0+9.67,A2=5.1@10-9pH,z0=A/(A1A2),A为Barus粘压系数(Pa-1)。无量纲密度方程为:Q-=1+A3P/(1+A4P)式中:A3=0.6@10-9pH,A4=1.7@10-9pH。数值方法采用多重网格法求解压力P和部分油膜比例H,采用多重网格积分法求解弹性变形,通过迭代求出完全数值解。采用5层网格,最高层上网格节点数为513@,收敛判据为压力的相对误差和载荷的相对误差均小于10-4。迭代流程与Wijnant采用的方案类似,只是在局部进行微小变动。出口处气穴区物理上为1个低于大气压(等于蒸汽压)的区域,采用与乏油区相同的数学模型近似处理。

  压力分布、相应的部分油膜比例分布以及润滑油膜分布和两接触体的总间隙分布情况。由可以看出的压力区轮廓,在此区域内,压力大于0,而在压力区外,即乏油区,由于润滑油膜只填充部分接触总间隙,不能形成有效润滑油膜,故压力为0.H图中H=1的区域对应于压力图中的压力区,另外,对应于H图中H<1的区域,压力图中相应区域的压力p=0,hf图中膜厚突起部分以外区域油膜厚度hf=0.9Lm.而压力区以外的出口区域hf小于0.9Lm,因为入口区的一部分润滑油从接触区两侧流出,造成出口的油液比入口的油液少。cen和最小膜厚hmin与供油膜厚hoil的变化规律,以及同一工况下充分供油时的中心膜厚和最小膜厚值。可见,虽然hmin小于hcen,但二者的变化趋势相同。当hoil小于1.0Lm时,随着hoil增加,hcen和hmin的增幅较快,特别是开始时,随着hoil的增加,以比例因子约0.85的速度增大(见倾斜线)<8>,此时入口区的供油量几乎全部进入接触区,接触区处于严重乏油润滑状态。而当hoil大于1.0Lm后,随着hoil增加,hcen和hmin的增幅缓慢,当hoil从1.6Lm增至2.0Lm时,hcen和hmin增大2.4%,当hoil从2.0Lm增加到2.5Lm时,hcen增大1.3%,hmin增大0.7%,而当hoil从2.5Lm增加到3.0Lm时,hcen仅增加0.7%,hmin增加0.8%,此时,增加的供油量几乎不能进入接触区。

  hcen和hmin的变化规律也相同。因为xsta/a随着hoil的增加逐渐减小,即有效润滑油膜形成点的位置逐渐向乏油区方向扩展,而hcen和hmin则随着xsta/a的减小逐渐增加,所以与一致。可见,随着xsta/a的减小,hcen和hmin的增幅先快后慢,当xsta/a=-3.4时,hcen和hmin的增幅小于1.5%,当xsta/a再减小时hcen和hmin的增幅更缓慢,故可以认为油膜形成处位置约为-3.4时达到了前述准充分供油状态,此处对应的hoil已非常接近2.5Lm,这也验证了与的一致性。oil=0.4Lm、1.1Lm、2.5Lm和5.0Lm时部分膜厚比例H的分布规律。可以看出随hoil增加压力区逐渐增大,当hoil=0.4Lm时压力区较小,压力入口处位置为xsta/a=-1.16,非常接近Hertz接触椭圆,此时的中心膜厚值只有充分供油时的52%,最小膜厚值则为充分供油时的55%,压力入口处位置为xsta/a=-2.1,中心膜厚值为充分供油时的89%,最小膜厚值为充分供油时的88%,属于一般乏油状态。当hoil=2.5Lm时,压力入口处位置约为xsta/a=-3.4,此时的中心膜厚和最小膜厚均已经达到充分供油时的98.2%,在严重乏油条件下,中心膜厚和最小膜厚与供油油膜厚度hoil成正比。随着hoil增加,中心膜厚和最小膜厚增幅先快后慢,最后趋于稳定。当hoil很小时,几乎所有入口区的润滑油均能够进入接触间隙,当hoil达到一定数值后再增加hoil时,多余的润滑油几乎不能进入接触间隙,即达到准充分供油状态。当hoil继续增加时,压力区向乏油区扩展,hoil足够大时乏油区将消失,达到充分供油或过量供油状态。

 

 

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