高速重载径向滑动轴承热弹性计算方法的研究

高速动车组轴承的外圈摩擦学特性分析与优化摩擦学是研究机械装置或系统中的摩擦滑动、磨损和润滑等现象的一门学科。

在高速动车组的运行中，轴承是承载载荷并传递力量的重要组件之一。

为了提高动车组的运行效率和乘客的舒适度，对轴承的外圈摩擦学特性进行分析与优化显得尤为重要。

首先，我们来探讨高速动车组轴承的外圈摩擦学特性。

外圈摩擦学特性主要涉及垂直载荷、径向载荷和滚道接触角度等因素。

在高速运行中，摩擦力会导致能量损失和热量的产生，而过高的摩擦力还会导致轴承过热、磨损严重甚至故障。

因此，为了降低摩擦力，减少能量损失，提高轴承使用寿命，我们需要对外圈摩擦学特性进行深入分析。

一种常用的方法是通过有限元分析来模拟轴承在实际工作条件下的受力情况。

通过建立合适的模型、设定载荷和工况等参数，可以获取外圈摩擦力、摩擦热和位移等关键数据，并对轴承的工作性能进行评估。

在分析过程中，还可以考虑轴承使用过程中的润滑方式、润滑剂种类和黏度等因素对摩擦学特性的影响。

通过这些数据和结果，我们可以了解轴承的力学响应、载荷分布和热耗散等情况，并为优化轴承结构和工艺提供参考依据。

除了有限元分析，还可以通过试验方法来验证和优化分析结果。

在试验中，我们可以使用摩擦磨损测试机对轴承进行实验研究，获取相关摩擦学参数。

通过逐步调整实验条件，如载荷、转速和润滑条件等，可以获得不同工况下的摩擦学特性数据，进而分析和优化轴承设计。

优化外圈摩擦学特性的目标是减小摩擦损失、减少能量消耗、降低磨损和延长轴承寿命。

一种常见的优化手段是改变轴承的材料和润滑方式。

例如，选择低摩擦系数的轴承材料可以降低摩擦力，减少热损耗。

同时，合理选择润滑方式和润滑剂，可以降低轴承的摩擦系数、减少磨损、改善润滑效果。

此外，还可以通过改变轴承结构和减小轴承间隙来优化外圈摩擦学特性。

综上所述，高速动车组轴承的外圈摩擦学特性分析与优化对于提高动车组的运行效率和乘客的舒适度具有重要意义。

通过有限元分析和试验方法，我们可以获取轴承的力学响应和摩擦学参数，并通过优化轴承材料、润滑方式和结构等手段来减小能量损失、降低磨损和延长轴承寿命。

第三章滑动轴承设计参数与计算方法!"#滑动轴承的类型、特性与选用滑动轴承的种类繁多，分类方法亦繁多，按润滑原理不同，将其分为：无润滑轴承、粉末冶金含油轴承、动压轴承和静压轴承。

以粉末冶金含油轴承代表处于混合润滑状态下的轴承；无润滑轴承亦代表固体润滑轴承。

!"#"#滑动轴承的性能比较（表$%!%#）表$%!%#滑动轴承的性能比较轴承型式无润滑轴承粉末冶金含油轴承动压轴承静压轴承轴承性能承载能力!!高温适应性好，可以在材料的温度极限以下运转差，受润滑剂氧化的限制一般，可以在润滑剂温度极限以下运转低温适应性优一般好，摩擦阻力大真空适应性优好，需要专用润滑剂一般，需专用润滑剂差潮湿适应性好，轴须耐腐蚀好尘埃适应性好，需注意密封必须密封好，需密封和过滤装置好抗振性一般好旋转精度差好优摩擦阻力大较大小最小噪声一般小最小润滑装置最简单简单复杂程度差异较大复杂w w w.bz f x w.c om!"#"$滑动轴承的承载能力与极限转速几种主要滑动轴承的极限承载能力和极限转速曲线见图!"#"$和图!"#"%。

可供选择滑动轴承类型时参考。

对动压轴承，按中等粘度润滑油进行计算；对无润滑轴承和混合润滑轴承，按磨损寿命为$&’(计算；对静压轴承，理论上在材料强度允许图%&!&#径向轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承图%&!&$推力轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承w w w.bz f x w.c om的载荷和转速范围内均可应用。

为了便于比较，还将疲劳寿命为!"#$的滚动轴承的极限承载能力和极限转速曲线画出。

一种适用重载点接触弹流润滑问题的新的直接迭代法张美莹;夏伯乾【摘要】基于快速求解点接触弹流问题的直接迭代算法,通过将压力迭代矩阵由满元矩阵变为带状的稀疏矩阵,提出一个更高效的求解点接触弹流问题的新算法.该算法不仅具有更高的计算效率,而且可适用于重载工况.采用新算法求解了若干重载点接触EHL问题,结果与采用逆解法求得的结果非常接近,表明直接迭代法也适用于重载弹流问题研究.%Based on fast direct iterative algorithm for point contact EHL,by changing the full elements pressure iterative matrix into a spare band matrix,a more efficiency direct iterative algorithm for point contact EHL problems was proposed. The new algorithm is more efficient, and is applicable to heavy load conditions. Some numerical examples of heavy load point contact EHL problem solved by the new method were provided, and the results were very close to the results obtained by inverse solution algorithm, which indicates that direct iterative algorithm can be also suitable to the study of heavy-load point contact EHL problems.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)010【总页数】4页(P29-32)【关键词】弹流润滑;点接触;重载荷;直接迭代算法【作者】张美莹;夏伯乾【作者单位】郑州大学机械工程学院,河南,郑州,450001;郑州大学机械工程学院,河南,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】TH117近20年来点、线接触弹流润滑问题的数值分析得到了广泛的研究，但大多数研究是在轻载或中等载荷工况下完成的。

高速动车组轴承的减摩与摩擦学特性分析摩擦和磨损是轴承运行中常见的问题，对于高速动车组轴承来说，减摩与摩擦学特性的研究尤为重要。

在这篇文章中，我们将对高速动车组轴承的减摩机制和摩擦学特性进行详细分析。

首先，我们需要了解高速动车组轴承的工作条件。

高速动车组轴承通常在高速和高温环境下工作，承受着大量的载荷和振动。

由于其工作要求的特殊性，轴承的减摩和摩擦学特性对其性能和寿命有着重要影响。

减摩是指在摩擦过程中减少能量损失和热量产生的过程。

要实现减摩，首先需要选择合适的润滑方式。

在高速动车组轴承中，常见的润滑方式有干摩擦润滑、液体润滑和气体润滑等。

干摩擦润滑方式主要通过减小接触面积来减少摩擦片的摩擦力，例如采用薄膜润滑材料和低摩擦系数材料。

液体润滑方式主要通过润滑油形成润滑膜减少金属间的直接接触，提高轴承的润滑性能。

气体润滑方式主要利用气体薄膜减少轴承的接触表面积，减少摩擦力。

选择适当的润滑方式可以有效减少高速动车组轴承的摩擦。

除了润滑方式，轴承的结构和材料也对减摩起着重要的作用。

特殊结构的轴承设计可以减少接触面积，降低摩擦力，并同时保持其承载能力。

例如，球形滚动体、角接触球轴承和圆锥滚子轴承具有较低的摩擦系数和较高的承载能力。

材料的选择也是关键因素，例如使用高质量的钢材、陶瓷或聚合物材料可以显著改善轴承的减摩性能。

在高速动车组轴承的摩擦学特性分析中，研究摩擦力的大小和变化情况是非常重要的。

摩擦力是轴承运转中摩擦产生的力量，直接影响着轴承的运行稳定性和能量损失。

通过对摩擦力的测量和分析，可以评估轴承的摩擦学性能，并进行优化设计。

现代技术可以借助仪器和模拟软件来实现精确的摩擦力测量和分析。

同时，研究轴承的磨损情况也是不可忽视的。

磨损是摩擦过程中材料的逐渐损耗和形变，会导致轴承的性能下降和故障。

通过对磨损的分析和理解，可以采取相应的措施来减少磨损。

常见的磨损方式有疲劳磨损、磨粒磨损和润滑薄膜破裂等。

优化轴承的材料、润滑和结构设计可以减少磨损，提高轴承的寿命和可靠性。

高速动车组轴承的滚珠摩擦学特性分析与优化摘要：高速动车组轴承是保证列车安全运行的重要组成部分。

为了提高高速动车组轴承的使用寿命和运行效率，需要对其滚珠摩擦学特性进行深入分析和优化。

本文通过对高速动车组轴承的工作原理和滚珠摩擦学特性的研究，探讨了影响轴承摩擦特性的关键因素，并提出了相应的优化措施，以改善轴承的性能。

1. 引言高速动车组在铁路交通中扮演着重要的角色，其运行速度和负载要求对轴承的性能提出了较高的要求。

高速动车组轴承在运行过程中经受着大量的力学载荷和摩擦热，这对轴承的寿命和可靠性提出了挑战。

因此，研究高速动车组轴承的滚珠摩擦学特性，对于改善轴承的性能具有重要的意义。

2. 高速动车组轴承滚珠摩擦学特性的研究现状目前，对高速动车组轴承的滚珠摩擦学特性研究主要集中在以下几个方面：轴承的载荷分析、摩擦力的计算以及摩擦热的传输等。

其中，载荷分析是研究轴承性能的基础，而摩擦力和摩擦热的计算则是评估轴承性能的关键。

在实际工程中，通过模拟实验和数值仿真方法来评估和优化轴承的性能已成为主流。

3. 高速动车组轴承滚珠的选材与加工工艺高速动车组轴承的滚珠材料的选择对其摩擦学特性具有重要影响。

目前常用的滚珠材料有钢质滚珠和陶瓷滚珠。

与钢质滚珠相比，陶瓷滚珠具有较低的摩擦系数和较高的硬度，因此具有更好的抗磨损性能。

此外，在滚珠的加工工艺中，必须保证滚珠的尺寸精度和表面质量，以降低滚珠摩擦和磨损。

4. 轴承润滑剂的选择与优化润滑剂在高速动车组轴承的运行中起着重要的作用，它可以降低摩擦系数、减少摩擦热以及防止磨损。

选择合适的润滑剂对轴承摩擦学特性具有关键影响。

常用的轴承润滑剂有油脂和液体润滑剂。

在高速运行条件下，润滑剂的粘度和温度对轴承的摩擦学特性影响较大。

因此，需要通过实验和模拟方法来优化润滑剂的选择和使用条件。

5. 轴承的润滑方式与密封结构轴承的润滑方式和密封结构也是影响轴承摩擦学特性的重要因素。

常见的轴承润滑方式包括滴注润滑、循环润滑以及气体动力润滑等。

高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究一、本文概述随着现代工业的快速发展，高速重载齿轮传动系统在各类机械设备中扮演着越来越重要的角色。

然而，在实际运行过程中，高速重载齿轮传动系统常常面临着热弹变形和非线性耦合动力学等复杂问题的挑战。

这些问题不仅影响了齿轮传动的精度和稳定性，还可能导致设备故障，甚至引发安全事故。

因此，对高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学进行深入研究，具有重要的理论价值和实际应用意义。

本文旨在系统探讨高速重载齿轮传动系统在运行过程中出现的热弹变形和非线性耦合动力学问题。

通过理论分析和实验研究相结合的方法，揭示热弹变形对齿轮传动性能的影响机制，以及非线性耦合动力学行为的产生原因和演化规律。

在此基础上，提出有效的控制策略和优化方法，以提高高速重载齿轮传动系统的运行精度和稳定性，为相关领域的工程设计和技术创新提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了高速重载齿轮传动系统的基本结构和工作原理，阐述了热弹变形和非线性耦合动力学的基本概念和研究现状。

然后，建立了考虑热弹变形的齿轮传动动力学模型，分析了热弹变形对齿轮啮合力和动态特性的影响。

接着，通过数值计算和实验研究，深入探讨了非线性耦合动力学行为的产生机理和演化规律。

在此基础上，提出了基于热弹变形控制的优化策略和非线性动力学行为的调控方法。

对全文进行了总结，并展望了未来的研究方向和应用前景。

本文的研究不仅有助于深化对高速重载齿轮传动系统热弹变形和非线性耦合动力学问题的认识，还为提高齿轮传动的性能和可靠性提供了理论支持和实践指导。

未来，随着科学技术的不断进步和工业领域的快速发展，相信高速重载齿轮传动系统的研究将取得更加丰硕的成果，为现代工业的持续发展做出更大的贡献。

二、齿轮传动热弹变形理论基础齿轮传动作为机械传动中的重要组成部分，其运行过程中的热弹变形对传动的精度和稳定性具有重要影响。

因此，对齿轮传动的热弹变形进行深入研究，并建立相应的理论基础，对于提高齿轮传动的性能和寿命具有重要意义。

流场基本方程在静压和动静压轴承设计当中，为了计算油膜的承载能力，就需要计算油膜的压力分布。

而计算流体的流量，就需要计算油膜内的速度分布。

另外，需要计算轴承的摩擦阻力，那就要计算轴承面上的剪应力分布。

特别的，在轴高速转动时，进油温度和出油温度之间有温度差。

考虑到粘度和温度之间的耦合关系，若要准确计算油膜的压力分布，还需要计算轴承面上的温度分布。

轴承间隙中的润滑液体为黏性流体，根据动量、质量和能量守恒定律以及微元的力平衡条件，可以推导出纳维-斯托克斯方程（流体的动量方程）、连续方程、剪应力方程、能量方程和热传导方程。

再加上润滑液体的状态方程（粘温方程、粘压方程）、油膜的几何方程以及轴颈和轴承的变形方程，通过这些方程之间的联立，就可以求解流固耦合、粘温耦合下的油膜压力分布。

纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes）和雷诺方程（Reynolds）黏性流体运动方程是研究润滑流体的基本方程。

对于不可压缩的牛顿流体，其运动方程，即纳维-斯托克斯方程可以表示为公式1{ρdudt=ρX−ðpðx+μ∇2uρdvdt=ρY−ðpðy+μ∇2vρdwdt =ρZ−ðpðz+μ∇2w式中，u、v、w分别为流速沿x、y、z坐标轴方向的分量；X、Y、Z为单位质量的体力沿着x、y、z坐标轴方向的分量；p为油膜压力；ρ为液压油的密度；μ为液压油的粘度；对时间的全微分可以表示为ddt =ððt+uððx+vððy+wððz；定义拉普拉斯算子∇2=ð2ðx2+ð2ðx2+ð2ðz2。

等式的左侧项为微元体的惯性力，而等式的右侧项表示的是微元体的体力、压力和黏性剪切力。

将x-y-z坐标系下的纳维-斯托克斯方程展开后可以表示为：{ρdudt=ρX−ðpðx+μ(ð2uðx2+ð2uðy2+ð2uðz2)ρdvdt=ρY−ðpðy+μ(ð2vðx2+ð2vðy2+ð2vðz2)ρdwdt=ρZ−ðpðz+μ(ð2wðx2+ð2wðy2+ð2wðz2)对于有些流场（比如环形的止推轴承面或是展开后为部分圆环的圆锥轴承面），圆柱坐标下进行计算会变得更加容易些。

高速动车组轴承的径向力对轴承寿命的影响研究摘要：高速动车组轴承在列车运行中承受着巨大的径向力，这些力对轴承寿命产生了重要影响。

本研究旨在探究径向力对高速动车组轴承寿命的影响及可能的解决方案。

通过试验与模拟仿真相结合的方法，我们研究了不同径向力下轴承的疲劳损伤情况，并分析了径向力大小与轴承寿命之间的关系。

研究结果表明，径向力增大会导致轴承的疲劳损伤加剧，从而缩短轴承的寿命。

为减轻径向力对轴承的影响，我们提出了一些可能的解决方案，包括合理设计轴承结构、采用优质材料以及增加润滑剂等。

1. 引言高速动车组作为现代铁路交通的主要交通工具，其运营安全和稳定性对广大乘客具有极为重要的意义。

而高速动车组的轴承作为关键的运行部件之一，其工作状态与寿命直接影响着列车的运行效能和安全性。

径向力是高速动车组轴承在运行过程中所承受的主要力之一，因此研究径向力对轴承寿命的影响对于提高高速动车组轴承的可靠性和寿命具有重要意义。

2. 实验与仿真方法本研究采用试验与仿真相结合的方法进行径向力对轴承寿命的影响研究。

首先，我们通过在实验室内搭建轴承测试台架，模拟高速动车组轴承在不同径向力下的工作状态。

接着，我们将不同径向力下的轴承进行疲劳试验，记录轴承的损伤情况。

此外，我们还采用有限元仿真方法，建立轴承模型，模拟不同径向力下轴承的运行情况，并分析轴承的应力分布和变形情况。

3. 实验结果与分析通过试验与仿真，我们得到了不同径向力下轴承的疲劳寿命曲线，分析了径向力对轴承的损伤程度和寿命的影响。

实验结果表明，径向力增大会导致轴承的疲劳损伤加剧，从而缩短轴承的寿命。

在相同条件下，径向力越大，轴承的疲劳寿命越短。

此外，实验结果还显示出轴承损伤的主要区域集中在接触区域，即径向力作用的部位。

4. 解决方案为了减轻径向力对轴承寿命的影响，我们提出以下可能的解决方案：4.1 合理设计轴承结构在轴承设计过程中，应充分考虑到径向力的影响，合理设计轴承结构。

高速动车组轴承的径向力研究及其对轴承性能的影响引言：高速动车组在现代交通运输中起着重要的作用，而轴承作为动车组的核心部件之一，其性能的稳定与否对动车组的正常运行具有至关重要的影响。

本文将重点研究高速动车组轴承的径向力及其对轴承性能的影响，并且采用实验和分析方法进行验证和评估。

一、高速动车组轴承的径向力研究1. 高速动车组轴承的工作原理高速动车组轴承负责承载列车的重量，并转移列车的轴向力、径向力和弯曲力。

其中，径向力作为一种重要的力量，对于轴承的工作状态和寿命具有重要的影响。

2. 轴承径向力的产生机制轴承径向力是由于列车的重量及其在运行中的减速、转向等因素，例如转向操纵杆和制动装置的作用，导致轴承受到的力量产生的。

因此，轴承径向力的研究包括对轴重、车速、制动、转向等因素的分析，以及对径向力的大小和方向的评估。

3. 轴承径向力的测量方法为了准确测量轴承径向力，可以采用传感器等仪器设备进行实时监测和数据采集。

具体的方法可以是安装在轮轴或轴承上的压力传感器、应变传感器等，以实时获取径向力的数值。

二、径向力对轴承性能的影响1. 轴承运行的稳定性径向力是轴承运行稳定性的重要影响因素之一。

过大的径向力会导致轴承过度负荷，使其无法正常运转，从而导致轴承的过早损坏。

因此，合理控制径向力的大小和方向对于轴承运行的稳定性具有重要意义。

2. 轴承磨损与寿命轴承承受径向力会引起摩擦和磨损，过大的径向力会加剧轴承的磨损，缩短轴承的使用寿命。

因此，合理评估并控制径向力对于提高轴承的使用寿命具有重要意义。

3. 轴承温升轴承受到径向力的作用会导致轴承的温度升高。

高温会引发轴承润滑脂的变性和挥发，从而影响轴承的使用寿命。

因此，准确评估和控制径向力对于减少轴承温升，保证轴承正常工作具有重要意义。

三、实验与分析1. 实验设计与装置为了验证径向力对轴承性能的影响，可以设计实验对轴承在不同径向力下的工作状态进行测试和分析。

实验装置可以模拟高速动车组的实际工作环境，并利用传感器和仪器设备进行数据采集。

高速极重载热弹流润滑分析目前，高速极重载热弹流润滑是润滑领域的重要研究方向，其应用范围广泛，包括航空航天、汽车、火车等多个领域。

该技术的研究旨在探讨如何在高负荷、高温和高速条件下，减轻运动件之间的磨损，并有效降低摩擦系数和因此产生的热量。

本文研究的重点在于对高速极重载热弹流润滑进行分析。

在该技术中，摩擦学特性与流动动力学特性相互作用非常复杂，通过模拟分析来探究润滑效果的实现变得尤为重要。

首先，需要了解高速极重载热弹流润滑中的关键因素。

其中，压力、速度和温度是重要的研究参数，它们之间的变化会对润滑效果产生显著的影响。

此外，热弹性和表面形貌也是需要考虑的重要因素。

在实际应用中，选用和气体和液体相比性能更加稳定的液体来作为润滑介质，以保证润滑效果的实现。

接下来，本文采用流体动力学数值模拟的方法，探究高速极重载热弹流润滑的工作原理和机制。

通过建立三维流动模型，计算运动件表面摩擦系数和润滑膜厚度等参数，并进一步分析流体在运动件表面的作用力与表面形貌的关系。

同时，本文还考虑了试验中可能存在的影响因素，如油膜不稳定性等。

最后，本文总结了高速极重载热弹流润滑技术的优点和不足。

在优点方面，该技术能够在高速、高温和高负荷条件下实现较低的摩擦系数和较高的润滑效果。

在不足方面，该技术需要进一步研究优化，例如在油膜稳定性和热弹性方面的改进等。

总体而言，高速极重载热弹流润滑的研究对于提升设备运行的效率和延长设备寿命具有重要意义。

在高速极重载热弹流润滑的研究中，还需要探究其在不同工况下的变化规律。

例如，在不同压力、速度和温度下，润滑效果和摩擦系数的变化状况，以及不同表面粗糙度对润滑效果的影响等。

同时，也需要对润滑剂的选择和优化加以研究，以进一步提升润滑效果和稳定性。

值得注意的是，在研究过程中，需要结合工程实践数据来验证模型的准确性和可行性。

例如，在飞机发动机液压系统的应用中，高速极重载热弹流润滑已经成功地实现了减少磨损、延长寿命的目标。

EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究《机械设计)2000年10月№l0专题论文计算机辅助设计27婶蒲号”∞枷..7,EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究’石晓祥,张颖张国贤摘要:EMP径向滑动轴承音电热弹变形时轴承的润滑性能夥响较太=当采用w?nkl假设将其简化为梁束计算时与赛际结果相比误差较大为此采用了一种轴承热弹流有眼元分析的计算模型,按照三维有限元的方击蚌其进行了奎面的热弹变彤分析,同时蛄合广义雷诺方程,能量方程等进行耦合计算和分析.计算表明:三雏有眼元方击同wk[e假设相比,曼能反映油膜和轴瓦的温度分布,有助于揭示轴承的润滑特性.—rf5美键词:热弹流;有限元;六面俸单元;EMP径向滑动轴承’中围分类号:TH133文献标识码:A滑动轴承在运行过程中,润滑油膜受到剪切的作用将产生热量,由于这些热量不能以对流和导热的方式完全排走,结果造成油膜温度升高,并在三维方向上产生不均匀温度场,油膜温度的不均匀分布将直接影响油膜的粘度分布和压力分布,使得轴瓦由热应力产生热变形,由油膜压力产生弹性变形,最终导致滑动轴承润滑性能的恶化,产生”烧瓦”现象因此,对润滑油膜三维不均匀温度场分布和轴承热弹变形的研究,将直接关系到是否能够真正反映滑动轴承实际润滑性能的本质.在EMP径向滑动轴承热弹流分析中,文献[1采用Winkler假设,将其假设为一维粱来计算弹性变形. 结果表明对于结构复杂的轴承,这样的简化同实际结果的偏差较大.为此,本文建立了热弹流分析模型,采用三维有限元的方法,将热弹分析的结果和广义Reynolds方程,三维能量方程等一起进行耦台计算,全面揭示了EMP径向滑动轴承的润滑特性.2热弹流有限元分析模型本文将EMP径向滑动轴承轴瓦沿周向展开后,剖分成6面体单元,如图1所示.对该单元进行热弹变形分析可以分两个步骤进行,第一个步骤是将径向油膜压力施加于单元的表面,按固体有限元的方法计算油压载荷引起的弹性变形.第二个步骤是由三维稳态温度场算出轴瓦外表面与空气对流换热,与油膜内部温度场热交换后的温度分布,然后将其视为有初始热应变的弹性分析进行计算,求得…l.最后将上述两变形量叠加后就得出了总的热弹变形量.下面分别列出相关的有限元列式和相应的边界条件. 圈1热弹雁百限兀分析曩型21弹性分析基于最小位能原理和虚功原理所建立的三维弹性有限元分析,可以分为单元剖分,单元分析,总体合成, 约束处理,求解线性方程组和解的处理等步骤本文将求解区域剖分成8节点6面体单元,对每个单元进行分析建立单元刚度矩阵.为了便于数值计算,本文在各单元中建立了局部坐标{,,f},通过5点高斯积分法进行数值积分求出K,如式(1)所示.:口][D][n;d~dyd:=.j.j.[B:[D:[B]lJ【d}ddf(1)式中:[B]——直变矩阵;[D]——三维弹性矩阵:lJ——总体坐标转化为局部坐标的坐标变换行列式如图1所示,高速工作中的轴承所形成的油膜压力,将会持续作用于求解区域的底平面上,同时轴瓦的外表面被固接于轴承支座上,所以载荷和约束条件分别为:F.Jp(J):dl…0(2)最后利用乘大数法进行约束处理,采用大型线性方程组LD分解法求出.22热分析h一i收稿日期:1999.I1.2基金境目:国家自然弹性分析一样,本文在热传导分析中仍然采用8节点6面体单元,其形函数用局部坐标;{,,}f可以表示成:.÷(】嚣)(1伸)(I)(1.2.…8)【6j把N代人式(4)中即可以求出轴瓦的温度分布T.随着温度发生变化,轴瓦部分将会由于热变形而产生线应变nA T,其中n是材料的线膨胀系数,△T是温度的变化量.这种应变常常称为物体的初应变￡.将初应变叠加在一般应变之上而成为总的应变e.此时的本构关系为:;d:[D】(;E一E¨1)(7j令:=:DjElI(8)j6r}可以认为是引起初应变向量{￡0}的温差载荷强度然后利用虚功原理可以推导出有限元计算的格式:『lKj.h.Fj=l[13:,口idn(9jn其中热变形计算中的刚度矩阵同弹性分析中的刚度矩阵相等,求解式(9)就可以得出轴瓦由于温度变化所产生的变形dl.3数值计算方法为了得出轴承在运转过程中的油膜压力和油膜温度等润滑特性,本文将上述的热弹变形同广义雷诺方程和能量方程等联立求解.整个计算流程如下: (1)确定瓦体几何结构参数和边界条件中的已知参数,将油膜和瓦体沿径向,周向和垂直方向进行网格划分,并确定计算单元和节点;(2)假定一个油膜三维温度场,并计算油膜粘度和厚度;(3)由广义雷诺方程计算油膜的压力场,将节点的压力值作为弹性分析的边界条件;(4)计算节点的速度场,同时对能量方程进行求解,得到一个新的油膜三维温度场;将节点的温度值作为热分析的边界条件;(5)按照(3)和(4)中的边界条件对轴瓦进行热弹变形分析;(6)根据(5)中分析的结果重新计算节点位置和油膜厚度;(7)重复(2)～(6)各步骤,直至相邻两次计算得出的油膜压力和温度差值满足给定的精度.(8)计算各项润滑性能参数,并输出结果4算例分析根据表1所示的EMP径向滑动轴承的材料参数,分别采用一维梁的Winkler假设和三维有限元模型对其进行热弹变形的分析和研究.裹1EMP径向滑动轴承的主要材料●数轴承径隙比0.O0222室温¨ld20℃轴承直径D0.1m{闫蒲油型号No90turbine轴瓦热传导系数40WK桐{I}油热传导系数0131W/K 轴颈转速2250r/trfn轴承载荷F392kN进油温度Tn40℃复合层线嚣胀幕教j3810l/在图2和图3中描绘了z=0处和偏位角垂位于垂P…时的周向油膜压力P的分布.从图中不难发现,采用有限元分析的油膜压力峰值比采用Winkler 假设分析所得到的数值大.这主要是由于采用精确的三维有限元模型后,热弹变形的数值更接近于真实的实验数据,变形量比Winkler假设的计算结果来得大, 从而导致了油膜厚度发生较大的变化,由此直接影响到轴承的承载能力.图4和图5分别是采用两种计算模型所得到的温度场分布.从图中可以发现采用有限元模型后,油膜的温度变化量大,这主要是由于该模型能精确地表达《机械设计)2000年l0月№l0专题论文计算机辅助设计29 边界条件和轴承的实际结构特征.同时采用热力耦合的计算方法使得热变形的计算结果能从温度瞬时变化中获得,从而直接影响到油膜的问隙.而油膜间隙减小会使油膜内润滑油的温度进一步上升,温度的上升反过来又使油膜间隙进一步减小,周而复始使得温度的变化增大因此采用三维有限元模型的分析结果较为准确,它同文献[6]中的实验结果基本吻合.tbD∞tk_t口●’]:有限元井析结果圉2z=0址闾向压力分布i:{《一～f.蓐---…口{,1.,●,～0:采用Wi…kl假设分析结果匣3中:…处周向压力井布O/3ire~atlDnIⅢOfil5mthlckn~~rDnle_●r圈4采用Winkler假设在z=IIl=H的温度分布5结论本文对弹性金属塑料瓦(EMP)径向滑动轴承采用』,有限元模型进行热弹流分析和研究,建立了完整的热弹流分析的三维数学模型,并且开发了仿真计算软件,对弹性金属塑料瓦径向滑动轴承的润滑摹理进行了研究.从中我们发现:(1)有限元模型的计算精度较高,同实验数据基本吻合;(2)分析中发现弹性金属塑料轴瓦的热弹变形,对径向滑动轴承的实际工作参数的影响是巨大的.在实际应用中应该得到格外的重视.(3)由于有限元方法的计算时问较长,在实际研制过程中,本文先采用有限差分方法进行第一步的叠代计算,然后再利用有限元的方法对其进行叠代,直至计算精度达到给定的要求.●i5目{I~imcmiwlmIilnltbkh_y毋5采用有用元模型在Z=0,y=J=『的沮度分布参考文献【】]张直明滑动轴承的流体动力润滑理沧[Mj北京:高等教育出睡社.】986【2】Dow~nDAgcdreynoldsequationforfluidfiIn1lubncalionJJ[nte~atlonalJournalofMechanicalScience:l962,43HDC~mway,HCL Theanaly…1fthelubricationllfflcxihlc lournalbearing:J]TraASME.journ~i__fLubricationrechnolcgy1975.07:599—6044张颍.张国贤EMP径向蒲动轴最热掸流分析与仿真:J]机械醴引与研究,】999.15)5:陈志捆,吕新广=三维传热对推力轴承温度分布影响时研究:J 西安交通大学,1998,(I21:63—65[6]朱江碌弹性金裙塑料轴瓦的径向滑动轴承热弹流研究D:悔大学.I999.(L接第l2页)但某数据是”正常”或”异常”并没有明确的标准,在判断过程中带有模糊性.实际J:作中欲正确地剔除异常点并非易事.有鉴于此,本文提出了实测数据对回归直线的隶属度的计算公式.在此基础上,提出了以该隶属度为权重的模糊加权线性回归模型.该模型通过隶属度加权来削弱个别异常数据对回归直线的影响,从而达到提高回归方程稳定性之目的实例计算表明该模型是合理的,可行的.参考文献[I.PetersDFurylinear[mwithf~zzyl1]㈣lsJjFuzzySets aldSystems.1994.63:45—55L2Wangx,MFLlzzvlinearg0l】analvsis[J]FuzzysctandS_…s.I2.5l:I79.l883.SavicI)A.PedryczWEvaluatl…,ffuzzyii[1earr㈣l【mmc~cls LJFuzzySetsandSystems.I99I.3q:5】63:4q’~tmkaH.Vq…s.AsalKLinearregression…Iyv,ithfuzzy model[J]IEEETr~ctions_ⅢSys~el.M…and(‘yLernctics.】982.SMC—l2(6):903907.【5LarHcnRJ,MarkMLAnlntroducliont【)nl【hcmatI∞~atistics ndlIappiicationskM.Engic’~,oods【liftsP~:nticcHallI986。

径向滑动轴承弹流润滑耦合求解一、研究背景径向滑动轴承是一种常用的轴承类型，其主要作用是支撑旋转轴的重量，并减少因重量而产生的制动力。

在实际工作中，径向滑动轴承的工作环境一般都是恶劣的，因此为了使其能在这种条件下正常工作，通常需要进行滑动轴承弹流润滑耦合求解研究。

二、弹流润滑耦合求解的意义在实际工作中，径向滑动轴承的滑动面一般都是涂有润滑脂或者润滑油的，但是这种润滑方式的效果并不好。

因此，为了提高润滑效果，研究人员发现将流体注入滑动面之间，并且让这些流体在流动过程中形成弹性小孔，这样不仅可以使液体获得更好的润滑效果，同时还可以减少轴承与轴的接触面积，从而减小轴承与轴之间的摩擦。

三、径向滑动轴承弹流润滑耦合求解的方法根据研究人员的研究，径向滑动轴承弹流润滑耦合求解的方法主要有两种：基于数值计算的方法和实验室实验的方法。

基于数值计算的方法是应用计算机软件和数学模型，将流体的流动方程和轴承的弹性方程进行建立和求解，从而得出滑动面之间的流体压力和液体的流动状态，这种方法可以比较直观的描述液体在滑动面之间的流动状态。

实验室实验的方法是通过在实验室内建立仿真实验装置，注入液体并测量滑动面之间液体压力和液态流动状态，通过实验可以获得液体在滑动面之间的真实流动情况数据，并且可以针对不同的工作条件进行实验来获得更加准确的数据。

四、径向滑动轴承弹流润滑耦合求解的现状目前，径向滑动轴承弹流润滑耦合求解方面的研究发展已经相当成熟。

一部分研究人员在实验室实验证明了弹流润滑有着更好的润滑效果，能够大大减小轴承与轴之间的摩擦。

另外一部分研究人员，通过基于数值计算的方法对流体的流动方程和轴承的弹性方程进行建立和求解，能够比较直观的描述液体在滑动面间的流动状态，也能精确计算出滑动面间的压力分布和液体的流动状态。

总之，径向滑动轴承弹流润滑耦合求解的研究为轴承设计和制造提供了重要的技术参考，让轴承在更恶劣的工作环境下能够更加可靠的运行，也减少了轴承的摩擦和磨损，延长了轴承的使用寿命，同时还降低了制造成本和使用成本。

第50卷第10期2019年10月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.50No.10Oct.2019倾斜轴颈滑动轴承混合热弹流研究王家序1,2，倪小康1,2，韩彦峰1,2，向果1,2，肖科1,2(1.重庆大学机械工程学院，重庆，400044；2.机械传动国家重点实验室(重庆大学)，重庆，400044)摘要：为了研究重载工况下滑动轴承混合润滑行为，综合考虑轴-润滑介质-轴承-环境之间的耦合热传导效应，建立考虑轴颈受载倾斜的滑动轴承混合热弹流(mixed-TEHD)数值计算模型。

模型预测出轴颈受载倾斜及对中状态下的润滑界面油膜压力、油膜厚度、接触压力、摩擦因数、热(弹性)变形以及轴承温度场。

研究结果表明：轴颈在受载倾斜状态下，油膜压力、弹性变形、油膜厚度沿轴向呈非对称分布，接触压力集中于轴承末端；轴颈在受载倾斜状态下，轴承圆周方向与轴向温度分布的不均匀性比对中状态的严重，温度比对中状态时的大，同时，沿油膜最高温度处的圆周方向截面与轴向截面内热变形分布具有非对称性，其热变形也明显大于对中状态时的大；在混合流润滑阶段，轴颈受载倾斜对接触载荷、摩擦因数、轴承最高温度以及最大热变形的影响较大。

关键词：滑动轴承；轴颈倾斜；混合热弹流；数值计算；温度场中图分类号：TH133.31文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2019）10-2425-10Mixed thermoelastohydrodynamic lubrication investigation ofmisaligned journal bearingsWANG Jiaxu 1,2,NI Xiaokang 1,2,HAN Yanfeng 1,2,XIANG Guo 1,2,Xiao Ke 1,2(1.College of Mechanical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China;2.State Key Laboratory of Mechanical Transmissions (Chongqing University),Chongqing 400044,China)Abstract:Considering journal misalignment caused by external load,the mixed thermoelastohydrodynamic (mixed-TEHD)mathematical model was established.The mixed lubrication behaviors of journal bearing subjected to severe condition were studied,and the coupled thermal conduction effects among journal,lubricant,bearing and environment were considered.Oil film pressure,oil film thickness,contact pressure,friction coefficient,thermal (elastic)deformation distribution and temperature distribution were predicted.The results show that for the misaligned shaft case,oil film pressure,oil film thickness and elastic deformation are asymmetrically distributed along the axial direction,and the contact pressure is concentrated at the end of the bearing.Besides,the inhomogeneity of the circumferential and axial temperature distributions and its temperature are greater than those收稿日期：2019−01−25；修回日期：2019−04−20基金项目(Foundation item)：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2015AA043001)；重庆市基础与前沿研究计划项目(cstc2016jcyjA0307)(Project(2015AA043001)supported by the National High Technology Research and Development Program(863Program)of China;Project(cstc2016jcyjA0307)support by the Basic and Frontier Research Project of Chongqing)通信作者：韩彦峰，博士，副教授，从事摩擦学与流体润滑研究；E-mail:****************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.10.011第50卷中南大学学报(自然科学版)of the alignment case.In addition,the distribution of thermal deformation in the circumferential section and axial section is asymmetric along the highest temperature of the oil film,and the value is also significantly greater.In the mixed lubrication stage,the journal misalignment has strong influence on the contact pressure,the maximum temperature,and the maximum thermal deformation.Key words:journal bearing;journal misalignment;mixed thermoelastohydrodynamic(mixed-TEHD);numerical calculation;temperature field在重载工况下，轴颈受载倾斜对滑动轴承的混合润滑特性会产生不可忽略的影响，造成轴承润滑状态恶化以及机械零部件失效。

大型重载推力轴承热弹流计算及尺寸效应董胜先;马求山【摘要】针对考虑热弹变形的大型重载推力轴承性能预测和尺寸效应问题，对某大型重载推力轴承进行热弹流计算，研究轴承性能随极端载荷与尺寸的变化规律。

介绍可倾瓦推力轴承热弹流模型的基本方程，通过计算得到不同尺寸和比压下的轴承性能数据，讨论大型重载轴承的尺寸效应。

结果表明：案例轴承瓦块最高油膜压力应远离瓦尖，靠近瓦块支点，该设计有利于压力分布均匀而提高承载力；对于大尺寸推力轴承，由于变形的影响，当载荷超过某一限制值后，轴承性能会随着载荷的稍微增加而发生剧烈变化，甚至导致烧瓦失效。

为了避免该现象出现，推力轴承设计时应该进行最大许用比压校核；对于大型重载，还需进行瓦块弹性支撑或平衡梁等均载结构设计。

%In order to solve problems of performance prediction considering thermoelastic deformation and size effect of large heavy thrust bearing,the performance variation of thrust bearing with extreme loads and sizes was studied through thermoelastohydrodynamic calculation of thrust bearing. The thermoelastohydrodynamic model basic equations of tilting pad thrust bearing were introduced. The bearing performance data under different size and specific pressure were obtained, and the size effect of large heavy thrust bearing was discussed. The results show that,the maximum film pressure should stay away from the tiletip,and close to the fulcrum. This helps to make the pressure uniform distribution and improve the bearing capacity. Due to the impact of the deformation,when the load exceeds a certain limit values,large heavy bearing performance will increase violently as the load changesslightly,even lead to burnt failure. To avoid this phenomenon,the maximum allowable specific pressure of thrust bearing should be checked,and the design of elastic support or balance beam for heavy load bearings is needed.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】5页(P108-111,118)【关键词】可倾瓦推力轴承;重载;大型;热弹流;尺寸效应【作者】董胜先;马求山【作者单位】广东交通职业技术学院广东广州510800;西安交通大学机械工程学院陕西西安710049【正文语种】中文【中图分类】TH117由于尺寸大、载荷大或工作条件恶劣，推力轴承常常发生烧瓦或严重磨损事故[1]。

混合流态下高速动压滑动轴承热润滑性能王迎佳;魏涛;岑少起;秦东晨【摘要】以有限宽高速动压径向滑动轴承为研究对象，基于层流和紊流流态下的雷诺方程、能量方程和温黏关系建立了混合流态时轴承静态特性分析模型；采用差分法求解控制方程组，分析某工况下滑动轴承油膜中雷诺数、压力、温度的二维分布以及承载力和摩擦力等特性参数的变化，并与单一流态下的特性结果进行对比。

研究结果表明：不同偏心条件下油膜内流态分布明显不同，大偏心时流态变化复杂；按单一流态计算的静态特性和混合流态计算的结果相比偏差较大；高速轴承润滑性能分析时不能忽略流态的改变和热效应。

【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P8-12,17)【关键词】滑动轴承;层流;紊流;混合流态;静态特性【作者】王迎佳;魏涛;岑少起;秦东晨【作者单位】郑州大学机械工程学院，河南郑州 450002;河南工程学院计算机学院，河南郑州 451191;郑州大学机械工程学院，河南郑州 450002;郑州大学机械工程学院，河南郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】TH117;TH1330 引言流体径向滑动轴承具有承载能力强、回转精度高、寿命长等突出优点，在航空航天和高速精密加工机床主轴支承系统等高速、超高速旋转机械上有着广泛应用。

高速轴承油膜内复杂的流态是决定轴承静、动态性能的重要因素。

对于工业上实际应用的轴承，由于结构要求，在同一轴承油膜中雷诺数相差较大，导致层流和紊流很可能同时存在于同一轴承油膜中，即出现了两种流态的混合状态［1］。

虽然从20世纪60年代以来，高速滑动轴承的润滑理论研究（包括层流理论和完全紊流理论）取得了突飞猛进的发展［2－4］，各国学者对此进行了大量深入的研究［5－12］。

但目前的轴承润滑研究中大多忽略雷诺数的变化而假定油膜处于单一流态下，即要么层流，要么紊流，并依据层流或紊流润滑理论来计算轴承静、动态特性。

径向滑动轴承性能计算方法的改进
徐龙祥;朱均
【期刊名称】《汽轮机技术》
【年(卷),期】1991(000)006
【总页数】1页(P12)
【作者】徐龙祥;朱均
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.31
【相关文献】
1.基于神经网络的径向滑动轴承润滑膜特性参数计算方法 [J], 张翔
2.改进型蚁群算法在内燃机径向滑动轴承优化设计中的应用 [J], 李智;卢兰光
3.离心机径向滑动轴承的改进 [J], 杨福雅
4.常压离心肌径向滑动轴承的改进 [J], 杨福雅
5.单油楔液体动压润滑径向滑动轴承设计计算方法的探讨 [J], 郑劲;丁雪兴;史可忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。