水润滑轴承界面润滑性能分析方法及存储介质技术

本发明专利技术提供了一种水润滑轴承界面润滑性能分析方法及存储介质，其中，分析方法包括模式判定步骤；模式判定步骤：初始化，按照设定的方法估算得到膜厚比参数λ，并对估算得到的膜厚比参数λ进行判断，若0

Analysis Method and Storage Medium of Interfacial Lubrication Performance of Water Lubricated Bearings

【技术实现步骤摘要】
水润滑轴承界面润滑性能分析方法及存储介质
本专利技术涉及轴承界面润滑
，具体地，涉及一种水润滑轴承界面润滑性能分析方法及存储介质，尤其涉及一种考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法。
技术介绍
国内外学者关于轴承润滑性能、摩擦学特性等方面已做了大量工作，如专利文献CN104235186B公开的一种轴承组件具有由包括锡的合金形成的耐磨表面；在经配置在使用过程中被耐磨材料接触的磨耗材料，磨耗材料具有平滑表面；以及包括对锡具有亲合力的一种或多种添加剂的润滑剂组合物。还提供赋予轴承组件超级润滑性能的方法。但现有技术较少涉及到润滑状态转变的研究。仅仅针对某一种润滑状态下轴承界面润滑性能参数进行分析和求解，而忽略了润滑状态在性能分析中的关键作用，其计算结果的准确性一直未能得到有效验证。这些都极大地制约了相关理论在轴承结构设计分析中的应用。因此，建立一种考虑润滑状态转变的轴承界面润滑性能分析的综合算法已显得尤为迫切而重要。这也是进一步开展水润滑轴承润滑性能及轴承-转子系统动力学特性研究的基础。现有专利技术专利中暂无考虑边界润滑、混合润滑及流体动压润滑状态转变的的水润滑轴承界面润滑性能分析的综合算法。本专利技术中的方法针对现有方法中存在的缺陷和不足问题，从理论上综合考虑了润滑状态转变在轴承工作过程中的作用，建立了考虑边界润滑、混合润滑及流体动压润滑状态转变的综合算法，针对轴承初始工况参数条件，初步计算并给出界面最小液膜厚度、膜厚比等参数数值，然后判断膜厚比数值所处范围，进而转到对应的算法下进行计算。计算过程中如果工况条件发生变化，则返回重新计算迭代并重新判断润滑状态，以达到有效消除润滑状态对计算分析结果的影响误差。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种水润滑轴承界面润滑性能分析方法及存储介质。根据本专利技术提供的一种考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，包括模式判定步骤；模式判定步骤：初始化，按照设定的方法估算得到膜厚比参数λ，并对估算得到的膜厚比参数λ进行判断，若0<λ<A，则判定为第一模式，若A≤λ≤B，则判定为第二模式，若λ>B，则判定为第三模式；其中，A为第一设定阈值，B为第二设定阈值；所述第一模式为边界润滑状态模式；所述第二模式为混合润滑状态模式；所述第三模式为流体动压润滑状态。优选地，A＝1；B＝3。优选地，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第一模式计算步骤；第一模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第一模式，则外载荷由粗糙峰接触效应产生的力承载，直接计算粗糙峰摩擦因数作为总摩擦因数。优选地，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第二模式计算步骤；第二模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第二模式，则外载荷由润滑剂动压效应产生的力和粗糙峰接触效应产生的力共同承载，分别计算流体摩擦因数和粗糙峰摩擦因数这两者，并通过两者计算得到总摩擦因数，计算得到膜厚比参数。优选地，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第三模式计算步骤；第三模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第三模式，则外载荷由润滑剂动压效应承担，直接计算流体摩擦因数作为总摩擦因数。优选地，第一模式计算步骤中，通过第一公式计算轴承总摩擦因数；所述第一公式为：其中，fBL是边界润滑状态下摩擦因数，αW是固体接触面积，能够通过实验测量得到，τS、τL分别是固体、流体表面剪切强度，取决于实际的材料参数，fP是犁沟效应产生的阻力，能够通过实验测量获得；是液膜中流体动压力，能够通过流体动压润滑理论获得。优选地，所述第二模式计算步骤包括如下子步骤：步骤201：根据当前轴颈的位置，采用第二公式计算水膜膜厚数值和形状；步骤202：将水膜膜厚数值带入到修正Reynolds方程中，代入边界条件求解得到流体压力分布、粗糙峰接触压力分布，对流体压力分布和粗糙峰接触压力分布分别进行数值积分，得到流体动压效应产生的载荷和粗糙峰接触效应产生的载荷；步骤203：通过外载荷与流体动压效应和粗糙峰接触效应的平衡得到平衡位置，利用牛顿-拉普森迭代法加速收敛；步骤204：再次计算平衡位置以及在新的位置上的流体动压效应产生的载荷和粗糙峰接触效应产生的载荷；步骤205：重复步骤201至步骤204直至满足收敛条件，通过计算流体摩擦因数ffluid和粗糙峰摩擦因数fBL从而得到总摩擦因数f＝ffluid+fBL；其中，其中，ffluid是界面流体摩擦因数，H是界面膜厚分布，能够通过求解Reynolds方程获得；Hp是界面压力分布，能够通过求解Reynolds方程获得；分别是界面润滑膜存在的起始角、终止角；所述第二公式为：hr＝h+δh±(δ1+δ2)其中，hr是轴承的实际膜厚；h是轴承的中心膜厚，能够通过测量得到；δh是衬层弹性变形引起的膜厚变化，能够通过测量得到；δ1和δ2可是两个润滑表面的粗糙峰高度分布变化，反映了轴径和轴承表面三维形貌的真实变化，能够通过三维粗糙度仪测量得到；修正Reynolds方程为：其中，φx和φz，是压力流量因子，数值能够通过压力流量因子系数表查询获得；φs是剪切流量因子，数值能够通过剪切流量因子系数表查询获得；p是界面压力分布，通过修正Reynolds方程求解可以得到；U是设定的转轴速度；μ是润滑剂粘度，润滑剂粘度值为设定值或者测量值；φc是接触因子，其具体计算公式为：其中，λ是轴承膜厚比参数，膜厚比参数等于最小膜厚除以表面综合粗糙度，最小膜厚是Reynolds方程中求解得到膜厚的最小值，综合表面粗糙度能够通过实验测量得到。优选地，所述第三模式计算步骤包括如下子步骤：步骤301：计算流体压力分布，并在动压效应分布区域采用双重数值积分方法得到动压效应产生的载荷；步骤302：通过外载荷与动压效应产生的载荷平衡得到平衡位置；步骤303：再次计算平衡位置以及在新的位置上的动压效应产生的载荷；步骤304：重复步骤301至步骤303直至满足收敛条件；步骤305：采用第三公式计算轴承的界面摩擦因数作为流体摩擦因数，计算得到膜厚比参数；所述第三公式为：其中，ffluid是界面流体摩擦因数，H是界面膜厚分布，能够通过求解Reynolds方程获得；Hp是界面压力分布，能够通过求解Reynolds方程获得；分别是界面润滑膜存在的起始角、终止角。优选地，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括状态转变监控步骤；状态转变监控步骤：监控水润滑轴承界面工况条件，若水润滑轴承界面工况条件发生变化或计算参数发生变化，则返回模式判定步骤重新开始计算。根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，具有步骤简单清晰，计算效率高的优点；2、本专利技术通过采用初始化系统参数，预估润滑界面最小水膜厚度、膜厚比。根据膜厚比判断当前润滑界面的润滑状态，根据润滑状态进行边界润滑、混合润滑及流体动力润滑，进行迭代分析的。计算过程中，如果出现工况参数变化或者计算不收敛情况，则需返回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，包括模式判定步骤；模式判定步骤：初始化，按照设定的方法估算得到膜厚比参数λ，并对估算得到的膜厚比参数λ进行判断，若0<λ<A，则判定为第一模式，若A≤λ≤B，则判定为第二模式，若λ>B，则判定为第三模式；其中，A为第一设定阈值，B为第二设定阈值；所述第一模式为边界润滑状态模式；所述第二模式为混合润滑状态模式；所述第三模式为流体动压润滑状态。

【技术特征摘要】
1.一种考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，包括模式判定步骤；模式判定步骤：初始化，按照设定的方法估算得到膜厚比参数λ，并对估算得到的膜厚比参数λ进行判断，若0<λ<A，则判定为第一模式，若A≤λ≤B，则判定为第二模式，若λ>B，则判定为第三模式；其中，A为第一设定阈值，B为第二设定阈值；所述第一模式为边界润滑状态模式；所述第二模式为混合润滑状态模式；所述第三模式为流体动压润滑状态。2.根据权利要求1所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，A＝1；B＝3。3.根据权利要求1所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第一模式计算步骤；第一模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第一模式，则外载荷由粗糙峰接触效应产生的力承载，直接计算粗糙峰摩擦因数作为总摩擦因数。4.根据权利要求1所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第二模式计算步骤；第二模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第二模式，则外载荷由润滑剂动压效应产生的力和粗糙峰接触效应产生的力共同承载，分别计算流体摩擦因数和粗糙峰摩擦因数这两者，并通过两者计算得到总摩擦因数，计算得到膜厚比参数。5.根据权利要求1所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，所述考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法还包括第三模式计算步骤；第三模式计算步骤：若模式判定步骤判定结果为第三模式，则外载荷由润滑剂动压效应承担，直接计算流体摩擦因数作为总摩擦因数。6.根据权利要求3所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，第一模式计算步骤中，通过第一公式计算轴承总摩擦因数；所述第一公式为：其中，fBL是边界润滑状态下摩擦因数，αW是固体接触面积，能够通过实验测量得到，τS、τL分别是固体、流体表面剪切强度，取决于实际的材料参数，fP是犁沟效应产生的阻力，能够通过实验测量获得；是液膜中流体动压力，能够通过流体动压润滑理论获得。7.根据权利要求4所述的考虑润滑状态转变的水润滑轴承界面润滑性能分析方法，其特征在于，所述第二模式计算步骤包括如下子步骤：步骤201：根据当前轴颈的位置，采用第二公式计算水膜膜厚数值和形状；步骤202：将水膜膜厚数值带入到修正Reynolds方程中，代入边界条件求解得到流体压力分布、粗糙峰接触压力分布，对流体压力分布和粗糙峰接触压力分布分别进行数值积分，得到流体动压效应产生的载荷和粗糙峰接触效应产生的载荷；步骤203：通过外载荷与流体动压效应和粗糙峰接触效应的平衡得到平衡位置，利用牛顿-拉普森迭代法加速收...

【专利技术属性】
技术研发人员：解忠良，宋盼，饶柱石，郝亮，蔡改改，时婧，王永坤，高宏伟，田文超，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61