351 / 2021-06-10 18:35:29

流固耦合作用下滑动轴承表面形貌演化及启停性能研究

轴承被设计工作在流体润滑状态，正常工况下几乎不发生磨损，但在轴承起动或停机过程中，主轴承可能工作在混合润滑或边界润滑状态，从而引发金属接触和轴承磨损。轴承的启停工况对滑动轴承系统的摩擦学性能具有重要的影响。本文通过建立考虑质量守恒空化效应和粗糙面接触的高效瞬态混合润滑模型，研究了流固耦合作用下滑动轴承启动过程中表面形貌演化以及摩擦学性能的变化过程。针对流固耦合问题，采用了刚度矩阵法实现了轴承润滑区的流固耦合迭代求解，旨在高效稳定地求解流固耦合问题以及弹流问题。针对质量守恒润滑模型，采用了Fischer-Burmsister-Newton-Schur（FBNS）方法和网格细化（Grid refinement）策略，提出了一种快速收敛的计算流体压力分布的数值仿真方法，旨在高效精确地求解流体动压润滑问题。通过分析启动过程中轴颈轴承系统的油膜和摩擦损失以及轴颈中心轨迹，探索了不同类型的表面形貌对轴承摩擦学性能的影响。从获得的主要结果可以得出结论，在一定范围内，间隙越小或润滑油粘度越高，有利于保持运动的稳定性，降低摩擦功率损失。所开发的数值模型、高效算法可以有效地用于跟踪滑动轴承中与磨损相关的故障，减少了对实验工作的依赖。