定量供油下润滑剂分布回填与润滑特性试验研究

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实际工作的滚动轴承大都处于乏油润滑状态下,已有的大多数研究集中于接触区内部的润滑状态,但对接触区外部润滑剂流动分布回填和油池形态的研究较少。实际上,接触区外部油池形态对接触区内部润滑状态存在显著影响。接触几何特征、运动特征和外部供油方式是影响油池形态的重要参数,但目前对该方面的研究明显不足。因此,本文采用定量供油方式复现乏油润滑状态,在球-盘点接触光干涉润滑油膜测量装置,对近接触区油池形态及演化过程进行了观察,分析轴承内部滚动体运行特点和接触几何特征以及轴承外部供油/供脂参数对润滑剂分布回填和润滑特性的影响。主要研究内容包括:(1)试验观察了纯滚条件下近接触区油池形态随供油量和卷吸速度的变化过程。结果表明,油池在低速、中速和高速下分别呈现出闭合态、半开放态和分离态3种状态。闭合态油池内气穴长度随卷吸速度增加而增加,且存在使尾部油池分离的临界速度;气穴区表面张力作用使气穴长度预测值和测量值出现差别;卷吸作用和压差作用是油池变形的原因。(2)根据轴承内部滚动体运行特点,观察了滚动体运行轨道不重合现象对近接触区油池形态及接触区润滑状态和润滑剂回填效应的影响。结果表明,滚动体运行轨道的不重合现象使得润滑剂重新分布,促进润滑剂回填,可有效改善润滑效果;恒定润滑油粘度条件下,供油量以及润滑油的再分布情况影响着油池尺寸和油膜厚度;恒定供油量条件下,对于不同粘度润滑油,接触区油膜厚度达到供-失平衡状态的时间以及最小油膜厚度下降速率均不同,接触区在玻璃盘不同位置处的油膜厚度相比较也出现差异,润滑油的流动性及铺展性是其主要原因。(3)针对轴承外部微量供油特点,利用高精度注射泵模拟了外部供油工况,观察了定时定量供油方式下润滑剂分布状态和接触区润滑状态。结果表明,相对于以往的油滴单次定量供油方式,定时定量供油可有效改善接触区润滑状态,并分析了其内在机制;供油时间是主要影响因素,在供-失平衡状态下供油间隔和卷吸速度对润滑状态的影响较弱。(4)针对工程中的微量供脂特点,进行了定量定时供脂试验。观察了单次供脂时间和供脂间隔时间对润滑脂分布回填影响,并研究了膜厚变化区间;利用弧形球托研究了弧形滚道对润滑剂分布回填和润滑状态的影响。
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