表面粗糙度和Viscosity-Pressure依赖这对夫妇平行圆板的压力压膜特征

文摘

表面粗糙度的影响和viscosity-pressure依赖平行圆板的一些压力压膜特性。克里斯坦森的基础上随机理论,两种类型的一维粗糙结构,即径向粗糙度和方位粗糙度模式,被认为是这两种类型的随机修正雷诺方程粗糙度模式派生的斯托克斯夫妇考虑流体的压力粘度的变化与压力。标准采用摄动方法解决平均雷诺方程和封闭形式表达的意思是液膜压力、负荷能力,压膜时间。发现一些压力的影响和viscosity-pressure依赖性增加负荷能力,两种类型的粗糙度和压膜时间模式。方位(径向)粗糙度模式的影响是增加(减少)这些压膜平滑特征与相应的情况。

1。介绍

压膜机制的应用在许多领域的应用科学和工业工程,如机床、齿轮、轴承、滚动的元素,汽车引擎,和滑膜关节。牛顿的压膜轴承润滑油研究了Pinkus和Sternlicht1),卡梅伦(2],Hamrock [3]。随着现代机械设备的发展,含有水分的增加使用添加剂等微观结构,悬浮液,长的链状聚合物;例如,聚合物链的长度可能是水分子直径的一百万倍,近年受到极大关注。由于这种特殊结构的润滑液,也由于其他添加剂,牛顿流体近似(忽略了流体粒子的大小)不是一个令人满意的工程方法。许多microcontinuum理论已由Ariman et al。4,5)来描述流体的特殊行为包含子结构,可翻译,独立旋转,甚至变形。其中,斯托克斯microcontinuum理论(6)是最简单的理论,它允许等极性效应的存在一些压力和身体的夫妇。许多研究已经应用了斯托克斯microcontinuum调查夫妇的影响理论强调不同类型的油膜轴承的性能。Ramanaih [7]分析了压膜行为有限板之间的各种形状和几个压力液体润滑。Bujurke和Jayaraman8)预测在压膜配置特点与滑膜关节的引用。林等。9]研究了纯压膜的行为长期偏径向轴承压力下流体动态加载。夫妇的影响压力挤压油膜润滑的静态和动态行为的狭窄的多孔轴承》杂志上分析了Naduvinamani et al。10,11]。

在实践中,所有轴承表面是粗糙的。表面粗糙度的影响中扮演着重要的角色在摩擦学科学和技术的发展。在轴承、粗糙表面微凸体的高度和平均分离的滑动表面是相同的顺序。这些偏差在膜厚度将是一个轴承的主要影响因素在大多数应用程序。因此,它出现在轴承正常查看膜厚度的随机过程的统计参数的特征。克里斯腾森和托尼过去12,13]导出粗糙表面的液体动力润滑的随机模型,推导出广义雷诺方程形式适用于粗糙的轴承。普拉卡什和托尼过去14]分析了两个圆形板块之间的压膜表面粗糙的存在影响的基础上,克里斯坦森的随机理论。随机理论是更可取的确定性模型计算时间和收敛性问题,因为大量的网格点需要稍后模型来表示表面轮廓与足够的精度讨论Dowson和金15]。Naduvinamani et al。16]研究了应力和表面粗糙度的液体动力润滑的滑动轴承的性能特征与各种电影的形状。合并后的应力和表面粗糙度的影响在不同径向轴承的润滑特性研究了林等。17- - - - - -19),他们发现这对夫妇压力效应和纵向表面粗糙度提高负荷能力,从而降低姿态角和摩擦参数,而横向粗糙度的反向趋势观察模式。

在所有这些研究压力依赖于流体粘度的影响被忽视,它假定粘度是恒定的虽然是压力和温度的函数。根据这项研究由古尔德(20.),粘度的变化与压力是非常重要的,尤其是在高压挤压的电影。林等。21,22]分析了联合效应的理论研究非牛顿夫妇应力流变学和粘度的压力依赖性(VPD)球面压膜板和压膜圆形盘子。Reddy et al。23]预测粘度变化的影响压膜性能的狭窄的水动力轴承两压力流体》杂志上。

最近,林等。22]研究了viscosity-pressure的影响依赖于非牛顿压膜的平行圆板假定轴承表面光滑。因此本文的主要目的是研究表面粗糙度的影响,这对夫妇压力挤压油膜润滑循环板之间通过考虑压力依赖粘度变化,到目前为止还没有被研究过。

2。数学公式和解决方案

图1显示之间的压膜几何平行圆板半径””。上层板接近较低的平面(被认为是粗略的)和挤压速度在恒负载。

随机膜厚度是由 在哪里表示名义光滑几何的一部分部分是由于表面粗糙随机测量从名义水平和不同数量的零均值和是一个指数描述明确的粗糙度的安排;因此对于一个给定的值,表面粗糙度组件膜厚度的变成了一个确定性空间的变量。

不可压缩等温斯托克斯(6]两流体压力作为电影中的润滑剂。假定身体力量,身体夫妇,和流体惯性可以忽略不计,但粘度随压膜压力。使用薄膜假设,控制润滑的基本方程,速度和压力降低 在哪里和的速度分量吗和方向,分别的压力,动态粘滞度,代表了一个新的材料常数负责几个压力液体。考虑到润滑剂的粘度与压力变化依赖巴拉斯(提出的公式24被认为是: 在哪里表示粘度系数依赖(VPD)和压力在环境压力和粘度恒定的温度。润滑剂粘度增加大约成倍增长;它可能因此改变压膜轴承的预测性能。

速度边界条件的组件和在板的表面 解决(3使用关系)和(5)和边界条件(6)产量

非牛顿两压力为压膜雷诺氏型方程可以得到的表达式获得(7)到连续性方程(2)在膜厚度和集成使用的边界条件在(6)的形式 在哪里 让的概率密度函数随机膜厚度。的随机平均(9)对获得的平均修正雷诺方程类型是在表单中 期望的运营商被定义为 因为大多数的工程粗糙表面在本质上是高斯的,一个多项式形式是选择近似高斯分布的 在哪里是随机的膜厚度的一半总范围变量。函数终止在在哪里标准偏差。

引入无量纲变量和参数 在哪里是最小膜厚。

到(11),无量纲压力非牛顿夫妇雷诺氏类型方程的形式获得 在哪里

按照克里斯腾森(12)随机理论,分析了两种类型的一维表面粗糙度模式,即一维径向粗糙度模式和方位粗糙度模式。

对于一维径向粗糙度模式,粗糙度条纹的山脊和山谷中运行方向,在这种情况下,无量纲膜厚度假定表单

对于一维方位粗糙度模式,粗糙度条纹的山脊和山谷中运行方向,在这种情况下,无量纲膜厚度假定表单

然后修改随机雷诺氏方程类型(15)这两个类型的粗糙度的模式 在哪里

无量纲雷诺方程(19)观察是高度非线性的。获得一阶解析解为小的粘度值参数电影,一个小扰动方法采用压力过程由古尔德(20.] 雷诺的类型方程和忽视第二和高阶,我们得到以下两个方程负责压力和 在哪里

解决(22)的压力边界条件下圆形压膜板 这部电影中所开发的无量纲压力区域

负荷能力可以通过集成膜压力的挤压膜区域如下:

这需要无量纲形式 在哪里

挤时间可以通过积分计算(27)对条件下在如下: 在哪里

有人指出电影无因次压力的值,无量纲载荷承载能力,和无量纲时间不能通过直接集成;然而,他们可以通过高斯求积法进行数值计算。

3所示。结果和讨论

表面粗糙度和粘度的压力的影响依赖于一些压力压膜平行圆板之间的方位粗糙度模式和径向粗糙度模式进行了分析。造成一些压力的影响牛顿润滑剂的添加各种添加剂是被这对夫妇压力参数。斯托克斯夫妇压力流体理论的基础上,新材料常数出现在(3)负责的非牛顿性质一些压力。这种新材料常数的值可能是由一些实验。例如,润滑油粘度通过实验可以确定从库爱特流零压力梯度;后知道,一个人可以获得流量泊肃叶流动没有几个压力对于一个给定的差距和压力梯度;由于流量泊肃叶流动的压力可以通过实际的实验和可以显示的价值,可以确定。讨论进一步的细节由斯托克斯(6]。

巴拉斯等温粘度公式压力依赖性的润滑剂、粘度与压力变化的影响,粘度参数。粗糙度参数表示表面粗糙度的影响导致大型垂直偏差的一个真正的表面。极限情况下粘性下的圆形压膜板,非牛顿两压力流体对应于光滑的情况下研究了Lu和林(21]。在目前研究压膜特征提出了,一些压力参数的范围内= 0.0 ~ 0.2,粗糙度参数范围内= 0.0 ~ 0.3。

3.1。压膜压力

无量纲平均压力的变化作为一个无量纲径向坐标的函数为不同的值和描绘在图2的参数值和对于这两种类型的粗糙度模式。这是观察到的影响等粘度的()非牛顿润滑(,)是增加在这两种情况下相比等粘度的牛顿。也观察到的影响粘度的压力依赖性和非牛顿润滑(,0.2)是增加在这两种情况下相比等粘度的非牛顿润滑。进一步的增加更明显的方位粗糙度模式相比,径向粗糙度模式。这是因为,在方位粗糙度模式的情况下,粗糙度条纹在山脊和山谷中运行的形式块润滑油的流动方向,而在径向粗糙度模式的情况下,粗糙度条纹在山脊和山谷中运行的形式方向的润滑剂可以轻松逃脱。

图3显示的变化的函数不同的粗糙度参数值与,,对于这两种类型的粗糙度模式。它是发现,增加(减少)方位(径向)粗糙度模式。

3.2。负荷能力

无量纲载荷承载能力的变化与膜厚度为不同的值和与粗糙度参数绘制在图4对于这两种类型的粗糙度模式。这是观察到的影响等粘度的非牛顿夫妇润滑剂是增加压力在这两种情况下相比等粘度的牛顿。也观察到的影响粘度的压力依赖性和这对夫妇的压力流体润滑是增加在这两种情况下相比等粘度的非牛顿的例子。此外,增加更强调方位粗糙度模式相比,径向粗糙度模式。图5显示的变化的函数与和不同的粗糙度参数值对于这两种类型的粗糙度模式。有趣的是,方位(径向)粗糙度的影响模式是增加(减少)比相应的平滑的情况下()。在(即。,与the vertical deviations being large) it is observed that the increase (decrease) in更明显的方位(径向)粗糙度模式。大量的荷载传递方位粗糙度模式相比,径向粗糙度模式。

3.3。压膜时间

图6显示无量纲压膜的变化与非牛顿参数与和为不同的值对于这两种类型的粗糙度模式。有趣的是,粘度的影响依赖是增加压力在这两种情况下比等粘度的情况。此外,增加(减少)是更多的方位(径向)粗糙度模式。图7显示粗糙度参数的影响上的变化与对于这两种类型的粗糙度模式。发现由于存在表面粗糙度,表面的垂直偏差的高度会增加响应时间也增加了。增加比径向粗糙度方位粗糙度模式的模式。

4所示。结论

表面粗糙度和粘度的压力的影响依赖于几个平行圆板的压力压膜特征分析的基础上,Reddy et al。23)实验公式和克里斯腾森(12随机粗糙表面的理论。根据讨论的结果,可以得出以下结论。(1)粘度变化的影响参数是提高载重量和响应时间比等粘度的情况。(2)非牛顿两流体压力的影响是增加负荷承载能力和延长压膜的时间比相应的牛顿。(3)方位的轴承表面的表面粗糙度模式提高了压膜而压膜的性能特点遭受由于径向粗糙度的存在模式。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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