修形滾針彈流潤滑性能研究.pdf

1、本文以修形滾針為應(yīng)用對(duì)象，基于多重網(wǎng)格數(shù)值求解技術(shù)，研究了大長(zhǎng)徑比有限長(zhǎng)線接觸彈性流體動(dòng)力潤滑問題，探討了修形滾針的穩(wěn)態(tài)熱彈流特性。 為了提高多重網(wǎng)格法計(jì)算有限長(zhǎng)線接觸熱彈流問題的效率，在減少程序運(yùn)算迭代次數(shù)的同時(shí)，又能直接計(jì)算較重載荷的工況，對(duì)彈流數(shù)值求解中壓力初值和溫度初值的設(shè)置進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。針對(duì)壓力初值提出了“Hertz接觸壓力分布修正”與“無限長(zhǎng)線接觸壓力作初值”兩種初值優(yōu)化方案。經(jīng)多次數(shù)值試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)后者更為有效，可直

2、接計(jì)算較重載荷的工況，最大Hertz接觸壓力達(dá)到1.45 GPa以上。另外，針對(duì)溫度初值提出了“增加溫度初值”和“設(shè)定溫度初值曲線”兩種初值設(shè)置優(yōu)化方案，這兩種方法均使程序計(jì)算效率有一定的提高，其中第二種設(shè)定溫度初值曲線的方法能使溫度分布的總趨勢(shì)較快地顯現(xiàn)出來，迭代次數(shù)減少了25.5％左右。 通過調(diào)整原有多重網(wǎng)格數(shù)值法程序解出了大長(zhǎng)徑比(滾針長(zhǎng)度與直徑之比)下滾針有限長(zhǎng)線接觸熱彈流的數(shù)值解?？煞治鲎畲箝L(zhǎng)徑比達(dá)6:1的滾針彈流問題

3、，在最大Hertz接觸壓力PH為2.0 GPa的情況下，滾針干接觸時(shí)的接觸區(qū)域長(zhǎng)度與接觸區(qū)域?qū)挾戎圈矢哌_(dá)169.5，計(jì)算所能達(dá)到收斂的最小卷吸速度ue為0.3 m/s。據(jù)此探討了載荷與速度的變化在穩(wěn)態(tài)工況下對(duì)滾針油膜厚度和接觸區(qū)域壓力分布的影響，分析結(jié)果表明滾針中部變化規(guī)律同無限長(zhǎng)線接觸的情況相符合。文中還討論了滾針長(zhǎng)徑比、凸度與潤滑油的粘度對(duì)彈流特性的影響。研究表明，當(dāng)滾針半徑一定時(shí)，長(zhǎng)徑比越大，滾針承受載荷的范圍就越大；凸度量較大

4、時(shí)，滾針端部所受壓力較?。粷櫥驼扯仍酱?，越有利于油膜形成，油膜的承載能力越大。 利用已有文獻(xiàn)的點(diǎn)接觸光干涉試驗(yàn)研究結(jié)果，通過數(shù)值方法對(duì)有限長(zhǎng)線接觸彈流的相似問題進(jìn)行了類比，分析了滑滾比S對(duì)膜厚產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明：隨著滑滾比的增大，潤滑油膜將不易形成，而且卷吸速度越大，油膜平行部分就變得越陡，該結(jié)果與點(diǎn)接觸光干涉試驗(yàn)結(jié)果一致。 對(duì)比有限長(zhǎng)線接觸光干涉試驗(yàn)所測(cè)得的三種工況下的膜厚結(jié)果與相應(yīng)工況下多重網(wǎng)格法有限長(zhǎng)線接觸熱彈