4109航空润滑油弹流拖动特性分析_杨伯原
高速润滑脂7007和7018拖动特性的研究
尚无 实验 依据 ， 故现 在 的多种 流 变模 型 ， 指数 函 如
数 、 ｉｇ ａ 、 ｒｃ ｅ — Ｂ ｌｌｙ Ｐ ｌｓ ｉｓ等 难 Ｂｎ ｈ ｍ Ｈｅｓｈ ｌ ｕｋｅ 、 ａａ ｃ ｏ
结构 原 理见 图 １ 在 充 分 润滑 的 条件 下 ， 圆盘试 件 和球 试 件 分 别 以速 度 和 。 旋转 。 一 定 的载 在
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中 国机 械 工 程 第 １ 卷 第 ２ ３ ０期 ２ ０ ０ ２年 １ 月 下 半 月 ０
文 章编 号 ：Ｏ ４ ３ ２ ０ ）０ １ ８ 一Ｏ １ Ｏ —１ ２ｘ（ ０ ２ ２ － ７ ６ ３
高速 润滑脂 ７０ ７ ０ ７和 动 特 性 的研 究 ０ ８拖 １
中图分 类 号 ： ＴＨ１ ７ １ １． 文献 标 识码 ： Ａ
杨伯原
教 授
弹 流拖 动 力是 润 滑剂 实 际应 用 中不可 缺 少 的
脂 公 司 ， 们 的物 理参 数 见 表 １ 它 。
表 １ ７０ ０ ７和 ７ １ ０ ８润 滑 脂 参 数 表
锥 人 度 ｉ 商点 力 分 油 蒸 发 量 压
的 处理 ， 用适 当的 数 学模 型 和 国际通 用的 无 量 纲 参数 作 为 表 达 式 ， 出 了 采 提
可 供 工 程 上 使 用 的 这 两 种 润 滑 脂 的 弹 流 拖 动 系数 计 算 公 式 。
关键 词 ： 弹流 润滑 ； 滑脂 ； 动 力试 验 ； 动特性 润 拖 拖
荷下 ， 触 区发 生 弹 性 变 形 并 形 成 一 定 厚度 的弹 接
以被有 效地 确 定 其适 用性 。 外 ， 另 随着 合 成 润滑 脂 的 出现 和不 断 发 展 ， 润滑 脂 的 极 限 速 度 指 标 ——
R410A_润滑油混合物在5mm水平强化管内的流动冷凝换热特性
上 海 交 通 大 学 学 报
JOU RN AL O F SH AN G HA I JIA OT O N G U N IV ERSIT Y
V ol. 43 N o. 9 Sep. 2009
文章编号: 1006 2467( 2009) 09 1437 04
testrig室内机后置加热器10制冷剂质量流量计11止回阀12润滑油质量流量计13油泵14细微刻度调节手阀15储油罐16高效油分离器17混合室18采样筒19预冷段20实验段21过冷段2223水流量计24水泵25恒温水槽qt为测试段热流密度tw为换热管内壁面的平均温度r410a润滑油混合物的泡点温度由于制冷剂润滑油混合物的tbub不同于纯制冷剂的饱和温度a1wlob1wlosat为制冷剂油混合物的饱和压力mpa
Heat Transfer Characteristics of R410A Oil Mixture Flow Condensation in a 5 mm Horizontal Enhanced Tube
REN Fan 1 , DI N G G uo l i ang 1 , H U H ai tao 1 , H UA N G X iang chao 1 , G A O Yi f eng 3 ZH U Yu 1 , DE N G B in 2 ,
2
A ( w lo ) ln p sat - B( w lo )
( 2)
6. 32, 8. 42 kW/ m ; 测 试段 入 口干 度 x = 0. 3 ~ 0. 9, 润滑油在 R410A/ 油混合物中的质量分数 w = 0% ~ 5% .
2
p sat 为制冷剂/ 油混合物 的饱和压力 , MP a; w lo 为制 冷剂/ 油混合物中油的质量分数 ; 对于不同的制冷 剂 / 油混 合 物, a1 、 a2 、 a3 、 a4 、 b1 、 b2 、 b3 、 b4 保 持 不 变
18CrNiMo7-6齿轮—4106航空润滑油摩擦学系统胶合试验与数据管理
18CrNiMo7-6齿轮—4106航空润滑油摩擦学系统胶合试验与数据管理张洪春;朱才朝;魏沛堂;陈泰民;刘怀举【期刊名称】《机械传动》【年(卷),期】2023(47)2【摘要】针对常规浸油润滑齿轮胶合试验不能真实反映齿轮喷油润滑实际运行环境的问题,参考FZG A/8.3/90齿轮胶合承载能力试验方法,使用喷油润滑齿轮疲劳试验台,开展了4106航空润滑油喷油润滑条件下的18CrNiMo7-6渗碳钢制齿轮在磨削和喷丸工艺下的胶合性能试验;并基于两参数威布尔分布理论,实现了不同可靠度下的齿轮胶合性能评价。
进一步,基于Python语言和轻量化数据库SQLite开发了齿轮胶合试验数据管理系统,以实现胶合试验数据的有效管理和高效利用。
研究表明,同样工况和工艺条件下,齿轮胶合失效的临界FZG载荷级存在2~3级的分散性;基于GB/Z 6413.1—2003闪温法发现,在4106航空润滑油喷油润滑条件下,对于50%、90%、99%可靠度,喷丸工艺状态的齿轮胶合温度分别为212.55℃、183.22℃、152.24℃,相比磨削工艺状态分别提升了1.51%、7.31%、14.99%;开发的数据管理系统实现了胶合试验数据流程管理,通过系统中的两参数威布尔分布拟合功能,可获取不同可靠度下齿轮胶合温度,为评估齿轮胶合承载能力提供了高效工具。
【总页数】8页(P149-156)【作者】张洪春;朱才朝;魏沛堂;陈泰民;刘怀举【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.动车组用齿轮润滑油抗胶合性能对比试验研究2.4106航空润滑油弹流拖动系数的计算公式3.喷丸对重载齿轮用18CrNiMo7-6钢抗胶合性能的影响4.4106航空润滑油的拖动特性及流变参数5.4106航空润滑油拖动特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
滚动轴承点接触弹流油膜厚度及摩擦力矩的分析计算
Abstract: The p ractical calculation of EHL in ellip tical contact zone is relatively comp lex. The detailed calculation of oil film thickness in EHL ellip tical contact zone and an examp le are given. A t the same time, relations between oil film thickness in EHL ellip tical contact zone and bearing friction torque are discussed. A new bearing emp irical friction torque exp ression is built. Key words: rolling bearing; ellip tical contact zone; EHL; oil film thickness; friction torque
参考文献 :
[ 1 ] 吉继贤. 滚动轴承的弹性流体动压润滑设计 [ J ]. 河 南机电高等专科学校校报 , 2004, 12 (1) : 41 - 42.
[ 2 ] 温诗铸 ,黄 平. 摩擦学原理 [M ]. 2 版. 北京 : 清华 大学出版社 , 2002: 77 - 78.
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[ 4 ] Harris T A. Rolling Bearing Analysis[M ]. New York: John W iley and Sons, 1984: 378 - 383. (编辑 :张 旭 )
航空发动机滑油系统热分析_刘友宏
本文简称之为方法二 。
Q=Mω=2πNM/60;
M=ML +MV +MS + =载荷引起的摩擦力矩 ; MV =黏性摩擦力矩 ; MS =轴承自转摩擦力矩 ; ME =端面摩擦力矩 。 1.1.2 结果比较
在相同的轴承型号和工况下 , 对两种计算方法 编程计算 , 并与实验数据 [ 6] 进行对比 , 如图 1所示 。
μ—摩擦系数 ;
P1 —气腔压力 , Pa; P2 — 轴承腔压力 , Pa; K— K=1 /3[ 1 +1/(1 +P2 / P1 )] ; L—密封凸缘宽度 , m;
S—密封表面周长 , S=2πR, m;
δ—接触间隙 , m;
n—接头数量 ;
l1—接头处凸缘宽度 , m; W—弹簧力 , N。 另外一种方法[ 8] , 简称方法二 :
2 滑油系统热分析
2.1 计算程序 针对某型航 空发动机的闭 式滑油循环系 统本
文采用 FORTRAN语言编制了整个源程序 。 程序的 核心基 于 系 统 的 能 量 守 恒 原 理 , 采 用 迭 代 法 求 解[ 9] 。 计算程序流程如图 4所示 。 程序的主要流程 是根据滑油流经各个部件的路径进行换热计算 , 经多 次迭代循环 , 计算各部件的子程序以及主程序都设置 收敛标准 , 最后都达到 10-5以下可以结束计算 。 2.2 结果与分析
ρ—滑油密度 ;
z—滚动体数量 ;
l—滚子长度 ;
u—轴承保持架圆周速度 。
2)球轴承摩擦功率 :
Nf=Czρd2ou3 ;
C=1 4.7
×10-5
R E 0.214 0.287
e
u
P0.44 r
;
航空非金属材料及航空消耗材料—航空润滑油与航空润滑脂(航空材料)
统的结合处的密封螺帽、螺纹和开关等部位。
封。 • 航空喷气式发动机中应使用黏度较小的滑油。 • 黏度随温度的变化要小。
对航空润滑油的要求
✓ 黏度的要求 ✓ 化学稳定性要好 ✓ 凝固点要低 ✓ 金属要无腐蚀性 ✓ 无机械杂质和水分
我国常用航空发动机润滑油牌号
✓ 航空活塞式发动机用润滑油： 20号航空滑油，其牌号为HH-20。黏度较大， 化学安定性好，比较适合在活塞式发动机上使用。
✓ 航空喷气式发动机用润滑油： 8号航空滑油，其牌号为HP-8。黏度较小，凝 固点降低，比较适合于喷气式发动机使用。 4104合成滑油； 4109合成滑油。
航空润滑油的性质在使用保管中的变化
• 零件的磨损和腐蚀； • 燃烧和分解现象，产生易挥发的轻质成分，也会产生碳渣等重质成分。 • 滑油的闪点降低，易于着火燃烧。 • 滑油机械杂质增多； • 滑油氧化后会生成有机酸和胶质等，使滑油的黏度增大，腐蚀性增加。
航高空分润子滑材油料与的航结空构润与滑分脂类
航空润滑油
润滑油简称滑油，主要用来润滑航空发动机零件的各摩擦面，以减少摩擦，提 高机械效率，延长零件使用寿命，保障发动机正常工作。此外，它还能起冷却、 保护、密封和清洁等作用。
对航空润滑油的要求
✓ 黏度的要求 • 黏度过小，就不能保证足够厚度的油膜，容易使零件磨损； • 黏度过大，又会增加摩擦阻力，使消耗的能量增多，降低发动机的有效功率。 • 航空活塞式发动机应使用黏度较大的滑油，才能保障可靠的润滑和良好的密
➢ 在使用一定期限后就要更换。
航空润滑脂
• 润滑脂又称油膏，是一种半固体状的润滑油料。 • 它比滑油黏稠，对金属有更强的黏附力，不易流失，也不易被挤出。 • 使用在飞机上负荷大、周围不密封和不经常加油的摩擦部位。 • 不能代替滑油来润滑飞机。
航空发动机滑油系统
11.2.1 滑油箱
滑油箱用来存放滑油
干槽式
有独立外部油箱的滑油系统称 不过现在燃气涡轮发动机绝大部分是干槽式
一般用铝合金钣或钢钣焊接而成，通常安装在发动机上
湿槽式
如果滑油存在于发动机内集油槽或集油池中
滑油箱要求
1、膨胀空间
滑油箱应留有一定的膨胀空间
这是因为使用过的滑油温度高，体积有一定的膨胀 流动过程中会产生一些泡沫，亦使滑油体积变大 膨胀空间的大小：根据美国联邦航空局(FAA)的规定为0.5加仑或滑油箱容
区别在于在循环系统中增压泵前有无辅助增压泵 在单回路系统中增压泵前没有辅助增压泵。
1、单回路循环滑油系统
单回路循环滑油系统,依据滑油散热器在循环系统中所处的位置不 同可分为
单回路正向循环式 单回路反向循环式
⑴ 单回路正向循环式滑油系统
将滑油散热器安装在回油路上的滑油系统 这时油箱中的滑油温度较低，称为冷油箱
粘度是流体反抗切向力的能力。 在滑油系统中用60cm3的滑油在一定的温度下,流过一个已精确标定的
小孔所需要的以秒为单位的时间
这实际上是测量滑油的流动阻力，因为流动阻力越大，则流过小孔所需的 时间越长。
同种滑油粘性系数的高低主要受滑油温度的影响
温度高，则粘度低。温度低，则粘度高 好的滑油要求其粘性随温度的变化愈小愈好（原因）
11.5 滑油系统的常见故障
1、滑油的污染:
污染物有: 燃油, 水分, 灰尘, 碳渣, 金属屑, 酸性物质等 当滑油在使用中受到污染时, 应更换滑油。
2、滑油系统的检查:
对滑油系统的检查项目有: 检查滑油滤, 检查磁堵, 滑油取样进行 光谱和铁谱分析
⒊常见故障
⑴滑油压力过高:
滑油压力过高容易引起滑油泄漏, 造成滑油消耗量过大; 还导致系统中 的薄壁结构部件(如散热器)损坏。
U_形管内含水航空燃油流动及换热特性数值模拟
收稿日期：2022-05-19基金项目：民航局安全能力项目（14002600100017J003）、中国民用航空飞行学院科研基金面上项目（J2020-108，J2021-106）资助作者简介：陈勇刚（1977），男，硕士，教授。
通信作者：赵梁（1987），男，博士，讲师。
引用格式：陈勇刚，张天来，赵梁，等.U 形管内含水航空燃油流动及换热特性数值模拟[J].航空发动机，2023，49（4）：1-8.CHEN Yonggang ，ZHANG Tianlai ，ZHAO Liang ，et al.Simulation re-search on flow and heat transfer character-istics of aviation fuel with water in U-tube [J].Aeroengine ，2023，49（4）：1-8.第49卷第4期2023年8月Vol.49No.4Aug.2023航空发动机AeroengineU 形管内含水航空燃油流动及换热特性数值模拟陈勇刚1，3，张天来1，3，赵梁1，刘翔1，3，李世林2（中国民用航空飞行学院民航安全工程学院1，航空发动机维修培训中心2，3.民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室：四川广汉618307）摘要：为探究航空发动机燃油管路内流动及换热特性，建立发动机外部U 形燃油管路含水燃油离散相模型（DPM ）进行数值模拟。
结果表明：体积含水率（≤10%）越高，U 形管全管段的压降梯度越大，换热系数越高；流动分离、迪恩涡、离心力作用和油水两相相互作用导致流动阻力增大，是弯管段压降梯度明显大于一般直管的主要原因。
不同流量条件下：迪恩涡引起的燃油横向输运和二次流流速分布对弯管段的周向换热不均现象影响较大，弯管内、外侧的换热系数大小关系可以根据弯管段迪恩数判定。
环境温度不变，流量越大，U 形管全管段压降越高，沿程换热系数越大，且含水率越高，流量对压降梯度的影响越明显；流量不变，环境温度越低，U 形管全管段压降越高，沿程换热系数越小。
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第19卷第3期1998年 9月 洛 阳 工 学 院 学 报JournalofLuoyangInstituteofTechnology Vol.19No.3Sept. 1998
《资料法》分类号:TH117.22
4109航空润滑油弹流拖动特性分析*
杨伯原郑培斌凌卫青王燕霜(成人教育学院)(机设工程系)(机电工程系)(机设工程系)
摘要 采用自行研制的试验装置,模拟实际工况对4109国产航空润滑油进行了不同条件下的拖动力试验,提出了可供工程实际应用的4109航空润滑油弹流拖动系数的计算公式,并对润滑油的流变特性进行了分析。
关键词 弹性流体动压润滑 拖动特性 润滑剂
*机械部军工司基础研究资助项目杨伯原:男,1952年生,副教授收稿日期:1998-05-12
0 前言按照牛顿流体模型计算弹流油膜拖动力存在着较大误差的原因,是润滑剂在弹流接触区内处于极其特殊的状态从而使润滑剂为非牛顿流体。研究表明:在高压接触区内,润滑剂不仅具有粘性而且还具有弹性甚至塑性。在实际应用中,弹流拖动力对控制滚动轴承打滑、计算拖曳性能和研究表面疲劳失效等问题十分重要,因此弹流润滑拖动力数据,是滚动轴承动力学设计中不可缺少的基本参数之一。目前所建立的非牛顿流体模型的局限性,使得在工程上越来越多地依靠试验来解决润滑油的弹流拖动力问题。本文在自行研制的弹流拖动力试验装置上对4109航空润滑油进行拖动力系数测试,获得了可供实用的试验曲线,并采用经验公式对试验数据进行拟合,得出便于工程应用的4109航空润滑油拖动系数公式。这不仅满足于航空发动机主轴轴承动力学设计的需要,而且为弹流拖动理论的研究和对润滑油油品的评价提供了依据。
1 原理为了描述润滑油的流变特性,国外提出了各种非牛顿流体的流变模型,如1977年KLJohnson和JTevaarwerk提出的非线性粘弹性体模型(J-T模型)[1]、1979年SBair和WO
Winer提出的非线性粘弹性体模型(B-W模型)[2]以及Ree-Eyring流体模型等。由于这些模型自身的局限性和模型中的参数缺乏适用的准确数据,因此常常采用试验的方法来解决润滑油的弹流拖动力问题。因为在一定的试验条件下,滑滚比和拖动系数之间的关系可以反映剪应变率和剪应力之间的关系,所以国外研究者用拖动系数_和滑滚比s的关系曲线来表示流体的剪应力f和剪应变率V之间的关系。润滑油的非牛顿特性表现在超过一定的滑滚比时,油膜拖动力和滑滚比呈现出显著的非线性关系。当拖动力达到最大值后,再增大滑滚比,拖动力保持不变或者略有下降。因此可以通过在试验中考察拖动系数和滑滚比的关系来考察润滑油的流变特性。
2 试验装置本文是模拟航空发动机主轴轴承的实际工况,测试在不同试验条件下4109航空润滑油的拖动系数。根据实际要求,试验装置满足如下试验条件:试件平均滚动速度可达40m/s,并且可以实现无级调速;试件接触区最大Hertz应力可达2GPa;接触区入口处润滑油的温度可达125℃;测量拖动力的传感器线性工作范围在0～50N。试验装置采用自行研制的静压支承高速球盘试验机,并且用液氮冷却装置对试验台进行了改进,如图1所示。各自被独立驱动的球试件和盘试件分别安装在横置和竖置的变频调速电主轴上。横置电主轴具有两个自由度:一个是沿着静压轴承轴线方向的上下运动。液压系统通过这个运动实现
图1 试验机及液氮冷却装置球试件向上运动对圆盘试件的加载,载荷的大小由放置于静压轴承下端的载荷传感器来测量;另一个是绕静压轴承轴线的转动,试验中润滑剂的拖动力使电主轴Ⅱ摆动压迫一固定于机身上拖动力传感器,从而测得拖动力的大小。在高温润滑油的拖动力测试中采用液氮冷却装置对两个变频调速电主轴分别进行冷却。用保温瓶替代杜瓦瓶,其内部放置一个与调压器相连接的电热装置,通过调压控制电热装置的工作温度从而达到控制冷却程度的目的。冷却管包上保温性能十分理想的材料-硬质组合聚醚。试验证明,液氮冷却装置设计合理,使用安全,达到了预期的冷却效果。
3 试验结果及数据处理采用上述试验装置,工况条件是:平均滚动速度U=25m/s、30m/s、35m/s,接触区最大Hertz应力P0=0.8GPa、1.0GPa、1.25GPa、1.5GPa,入口温度T=20℃、75℃、125℃,滑滚比s=0～20%,这样可以组成36种模拟工况。在每种工况条件下对4109航空润滑油试验了10～20个数据点,得到的36条弹流拖动特性离散点曲线。图2～图4是部分工况下的试验点图及其拟合曲线。为便于工程应用,根据试验曲线的特征,将试验数据按经验公式(1)进行拟合_=(A+Bs)e-cs+D(1)
得到每种工况条件下的回归参数值A、B、C、D;然后再与指数经验公式拟合,得到A=-6.960×102W*-0.163U*0.577T*0.308
·22·洛 阳 工 学 院 学 报1998年B=5.190×106W*-0.373U*1.000T*0.687C=6.826×105W*-0.170U*0.578T*0.373D=6.960×102W*-0.163U*0.577T*0.308(2)
图2 不同载荷下的拖动特性曲线式中无量纲参数W*=W/(ER2)U*=ZoU/(ER)T*=T[K/(ZoU2)](3)
其中 Z0为入口区润滑油的粘度,K为润滑油的热传导率。在小滑滚比范围内的各种试验条件下对f/V与Z进行计算,表明二者之间有明显的差异,见表1。因此,流体不满足牛顿粘性定律,不再是牛顿流体。此时,小应变率范围内流体的剪应变是粘性剪应变和弹性剪应变共同作用的结果。
图3 不同速度下的拖动特性曲线 图4 不同温度下的拖动特性曲线 Deborah数是判断润滑油粘弹性性质的重要参数,它决定拖动曲线的形状。 Deborah数定义为润滑油的松驰时间Z/G与润滑油穿过接触区所需时间a/U的比值。D=ZU/Ga(4) 在所有Deborah数下流体的弹性响应都符合简单的直线关系F/(πa2f0)=8CVa/(3πUf0)
即G=3πU/8axf/V(5) 代入试验参数可以得各种试验条件下的平均剪切弹性模量G,将G值代入式(4)可以得到不同试验条件下的Deborah数(表1)。 结果表明,4109航空润滑油在不同试验条件下的Deborah数均大于1,因此流体通过接触区时弹性效应显著。
·23·第3期杨伯原等:4109航空润滑油弹流拖动特性分析4 分析由实验和计算结果可知:表1 不同试验条件下的Deborah数
V/(m/s)N20℃Zf/VD75℃Zf/VD135℃Zf/VD
252090.424.83.095.64.133.151.821.261.224140126.512.923.24.594.307.080.976.2178216328.712.91174.7421.033.40.8433.6135993724.264.05084.4996.11370.83140
302090.424.53.135.63.871.221.820.931.654140119.417.523.23.865.117.080.708.6478216320.191.21174.0824.333.40.6444.6135993720.74085083.561211370.69170
352090.422.63.405.63.501.361.820.513.024140122.415.223.23.685.367.080.4912.378216320.589.41173.6127.533.40.5155.9135993718.04705083.421261370.55210
(1)在小滑滚比范围内,弹流拖动系数_与滑滚比s成线性关系;随着滑滚比s的增加,拖动系数_的增加变缓,两者之间呈现显著的非线性关系;当拖动系数_达到最大值后,随着滑滚比s的继续增加,_略有下降。 (2)当润滑油入口区温度和平均滚动速度不变时,拖动系数随着载荷的增加而下降(图2),这表明拖动力对载荷的增加有一定的适应能力;当载荷和润滑油入口区温度不变时,拖动系数随着平均滚动速度的增加略有下降,但是变化不大(图3);当载荷和平均滚动速度不变时,拖动系数随着润滑油入口区温度的增加而下降;高温下拖动系数有明显下降(图4)。 (3)在航空发动机主轴轴承的实际工况下,松驰时间的变化是Deborah数变化的主要原因。4109航空润滑油的Deborah数随着载荷和平均滚动速度的增加而增大,流体作为粘弹性体而表现出粘弹特性。
5 结论 (1)本文研制的润滑油弹流拖动力试验装置设计合理、运行平稳、采用液氮冷却装置取得了令人满意的冷却效果。 (2)根据弹流拖动系数随着滑滚比的变化规律,提出了便于工程实际应用的4109航空润滑油弹流拖动系数的计算公式。参考文献1 JohnsonKL,JL.ShearBehaviourofElastohydrodynamicLubricationOilFilms.ProcRSocLond,1977,A.3562 BairS,WinerWO.ShearStrengthMeasurementsofLubricantsatHighPressure.Trans,ofASME,Jour-nalofLubricationTechnology,1979,101∶251～265
·24·洛 阳 工 学 院 学 报1998年