数值模拟轴承考虑

数值模拟轴承考虑、两弹流润滑和多柔体动力学（译文）摘要：本研究采用弹流润滑模型加上多柔体动力学（以打扣机）分析动态轴承的润滑特性，如压力分布与油膜厚度。解决耦合流固耦合系统，本研究采用打扣机和一个弹性流体动力学求解器模块。该弹性流体动力学模块通过其部队和扭矩数据的打扣机，它可以解决一般的动态系统，包括刚性和灵活的身体，关节，力量，和接触单元。求解分析的打扣机的位置，速度和加速度的，多柔体系统同时集成了压力分布结果的弹性流体动力学模块。该打扣机求解，然后传递的位置和速度信息，回弹性流体动力学求解器，它重新分析的力量，扭矩，和压力分布。这是继续在整个分析时间。其他功能，如网格网格控件和油孔和槽的影响，也是实施。数值例子对轴承润滑系统证明关键词：滑动轴承，弹性流体动力润滑，打扣机（多柔体动力学，流固耦合，相互作用）1简介：滑动轴承，这是其中最广泛使用的机械元件，发射功率，同时减少摩擦和抵御外部负载。特别是，在共同的内燃发动机，各种轴承杂志之间的活塞，活塞销，连杆，曲轴，和发动机缸体。这些轴承，其中在交变载荷作用下产生的发动机燃烧力，保证顺利运行的发动机是重要的和耐久性的发动机系统。最近，实现的重要性，轴承润滑分析实现高性能输出降低发动机重量有所增加（泰勒1993；哦，葛印卡，1985；labouff和布克，1985）。研究轴承润滑的基础是雷诺兹方程（雷诺兹，1886），其中叙述了厚度和流体压力膜所产生的相对运动物体。特别是，奥特（1948）和哈恩（1957）首先研究了相对运动的滑动轴承，如发动机轴承抗交变载荷。道森和希金森（1959）发展forelastohydrodynamic问题的数值解。hamrock和道森（1976）研究了油膜厚度的关系之间的联系。估计润滑膜特性，如油膜厚度，压力，流量和功率损失，一个弹流润滑分析是必要的。此外，计算之间的相对位移轴承和杂志，多柔体理论动力学（打扣机）是必要的（peiskammer等人。，2002；riener等人。，2001彩，2009）获得更好的结果的润滑特性，它是同样重要的是变化中的油膜厚度和石油的压力而产生的变形柔性体的分析性能润滑油。因此，本文提出了一个模型，包括这些影响在弹流润滑分析。一般来说，弹流润滑可分两者之间的关系为基础的表面粗糙度和油膜厚度。一类是全膜润滑油。它已被广泛使用时，润滑油膜足够厚，不存在显着粗糙接触。在这种情况下，压力是由雷诺兹方程，这是首次由雷诺兹（1886）。其他类型的弹流润滑混合润滑。当润滑膜不厚微凸体接触两者可以发生（朱程，1988；绿林和特里普，1971）。因此，在一个混合润滑区域，总压力应作为总结的压力引起的流体流和微凸体接触。在混合润滑区域，本文采用雷诺兹方程得到的动水压力和特里普的绿林和微凸体接触模型（1971）到获得微峰接触压力。油孔和槽影响包括施加压力边界条件。此外，动力粘度油模型压力函数法和用巴鲁斯（道森希金森，1977）。在2节，打扣机的理论研究中使用的是介绍。最后介绍了控制方程在3节，和分析程序，流固相互作用是在4节解释。一个数值例子在5部分讨论，最后，得出的结论是在6节。2。多柔体动力学在这一部分，简要的配方是多动症和打扣机介绍。详细信息提供在彩（2009）。2.1。多动症的配方坐标系统的相邻刚体我三维空间显示在图1。刚体受体连接接头，和外部力量，是啊，刚体，J.某某是全球参考框架框架，和´-´3´是人体参考帧的机智对某某框架。下标表示了我内侧体体中生成树的个recursiv制剂（培等人。，2001）。在本节中，本间·可以替换用下标（1+1）。速度和虚拟位移的起源身体参照系×´-´3´就全球参考帧某某分别定义为图1。相邻刚体。相应的数量方面的身体参考系×´-´3´被定义为哪里是方向矩阵的´-´3´框架对某某框架。递归速率方程为一个连续的体哪里是结合速度的翻译和旋转定义方程（3），并和定义如下：只1只2在确定的轴旋转（培等人。，2001彩，2009）。值得注意的是，矩阵而只有功能。同样，递归虚位移关系如下：如果递归公式，方程（5）的顺序适用于所有的沿生成树，其以下之间的关系的笛卡尔和相对广义速度可以得到：哪里是收集系数的·和问矩阵在数控与表示数量的笛卡尔和相对广义坐标，分别。笛卡尔速度与给定的可评价无论是进行符号替换成方程（9）或利用方程（5）的递归数值替代的速度，J.yrnc∈问·皇家海军后备队∈数值模拟考虑弹流润滑滑动轴承257它往往是必要的变换向量数控成新的向量=吨在天然橡胶。这一转变是使用，为例如，当执行一个广义力计算在关节空间的定义与已知的力量在笛卡尔空间。虚拟工作的笛卡儿是qrnc∈在一定运动容许所有的在一个系统。替代δ=δ方程（12）产量δ2在哪儿。运动方程为约束的机械系统（加西亚í阿德ó等。，1986）的联合空间（Wittenburg，1977）已获得通过使用速度变换方法如下：问*英国电信问≡在Φ和λ，分别表示，削减联合约束和相应的拉格朗日乘数。是质量矩阵，并且是力向量，其中包括外部队在笛卡尔空间。2.2。打扣机配方方程的运动为刚体可以从方程（14）如下：其中上标*代表一个刚体数量，居民是指一个量的相对刚体，呃是一个相对数量之间的柔性体结和一个刚体。一个灵活的身体节点是一个节点屈曲是允许在一个灵活的身体。示意图图2相邻的刚性和柔性体显示在图2。约束方程之间的刚性体表示作为一个功能的刚体广义坐标注册商标如下：图2。相邻的刚性和柔性体。同样地，我们可以得出的运动方程的柔性机构如下：哪里是广义坐标为柔性体结。上标表示数量描述一个电子柔性节点，电子是一个相对量弹性体之间的节点，和代表一个相对数量之间的一种灵活的身体节点和一个刚体。本部队电子之间的弹性体节点可以表达为总和的内力和外力，如重力或接触力，如下：灵活的身体关节约束Φ尔一个灵活之间身体节点和一个虚拟的刚体可以表示为如下：同样，约束方程Φ｜灵活的身体节点可以表示为在方程（20）。最后，我们可以创建系统矩阵的打扣机问题，如在方程（21）。我们可以解决方程（21）使用稀疏线性求解寻找增量数量，这是添加到先前的解决方案。本研究采用generalized-alpha时间的方法集成（涌和赫伯特，1993）。3。弹性流体动力学（弹流）3.1。流体力学控制方程图3显示了一个图的相对运动和尺寸的轴承和杂志。如果我们定义为该杂志半径和铬的清除滑动轴承的润滑问题层流，以下假设可以作出：图3。图轴颈轴承。根据这些假设，控制方程为流体流动成为couette-poiseuille流动方程（sabersky等人。，1989；2001；格哈尔，张等人。，2005）。然后，如果质量或流量保护应用，该雷诺兹方程的流体力学问题可以表示如下：在这里，五，和瓦特是××，你，和组成部分的相对速度的表面（在r=高），分别，相对于轴承。小时和µ是油画薄膜厚度和动态（或绝对）粘度，分别为。离散方程（23）是用超松弛迭代求解（索尔）方法（partankar，1980）。在这项研究中，油膜厚度的定义如下：如图所示，在方程（23），动力粘度不同空间，因为它取决于油压力。到考虑压粘关系，本文利用在巴鲁斯法（讲森和希金森，1977）：在这里，µ0是动态粘度的大气状态，和α是粘压系数，这是图4。例如粗糙接触相关的润滑性能。3.2。微凸体接触模型如图4所示，在油膜不厚相比，表面粗糙度，接触压力造成粗糙物体之间应该是被认为是。在本文中，粗糙接触模型的绿林特里普（1971）模型是用来混合润滑区域。在绿林和特里普的模型，粗糙接触压力可以计算如下：在这里，是弹性系数，σ是均方根（有效值）的粗糙峰高度，和`是复合材料的弹性模量，它的定义是从材料性能的表面接触，如方程（27）。在这里，下标1和2表示的杂志和轴承体，分别。是杨氏模量和泊松的五比。3.3。依从性的影响当一个外部负载应用到一个滑动轴承，油压力迅速增加，与油膜厚度减少。在此操作条件下，这是必要的包括弹性变形轴承的弹流模型更好的润滑特性分析由于变形的油膜可以有重要后果的压力分布和磨损现象。将轴承变形，这papernumerical建模考虑弹流润滑滑动轴承259图5。等效模型的地表变形。包括弹性变形影响的分析动态轴承的润滑特点，在广泛的各种外部荷载。量化的变化油膜厚度∆小时的负荷，使用的厚度价值的计算程序，我们可以分析的影响弹性变形对其润滑特性。如图5所示，总和的弹性变形表面的杂志和轴承∆小时，其中杨氏模量的杂志和轴承是E1、E2，分别为。这种变形是等效的变形的表面完全的杂志与杨氏模量`是复合E1、E2（27）。在等效模型，∆小时近似如不同对象的长度与杨氏模量电子`和初始长度，哪里是杂志半径时正常压力应用。基于这种近似，以下方程的推导：正常压力对表面结果从流体力学和微凸体接触。以下方程的结果：4。流体结构相互作用在这项研究中，如图6所示，弹流、打扣机求解器一起使用的润滑分析多柔体动力学的滑动轴承。首先。压力分布的计算流体动力学润滑分析。在这个阶段，雷诺兹方程（23）解决了粗糙接触力（公式26）和合规管理效果（公式28）为给定的边界条件，如位置和速度尸体。然后，计算压力场和由此产生的力和力矩传递给打扣机求解器。在打扣机，传递的压力，迫使，和扭矩数据为外部使用的力和力矩作用在轴颈与轴承体。在打扣机分析的位置和速度，所有的尸体图6。流体结构相互作用的动力和解决打扣机计算。从这些位置数据，其中心位置该杂志和轴承体的计算，和油薄膜厚度是评价在弹流网格点。本杂志和轴承半径是假定为常数。最后，油膜厚度和速度的弹流网格点被转移到最后求解边界条件。最后，解决打扣机使用反复执行这些程序分析润滑和动态特性的杂志轴承。支持通用动力解决方案，槽和油孔的影响作为压力边界条件的电场求解器。5。数值例子实施动力模块的打扣机，这研究使用的织机™（2010）打扣机环境。为了验证数值研究结果，该中山等人的实验结果。（2003）被用来。数值模型已经详细描述中山等。（2003）。图7显示的数值模型和测量点的油膜厚度。衡量效果的外部负载的模型，载荷100氮，200，500，1000，1500，2000，和2500氮适用。旋转速度曲轴是3570每分钟转速。表1显示了仿真参数中使用数值模型。图8显示的结果为压力分布根据旋转角度网格点上的中心圆。压力峰值随部队，和该地区的提出压力是从大约50–180°，预期。在图9，厚度结果与实验图7。数值模型之间的滑动轴承连杆、曲轴。表1。参数的数值模型。结果中山等。（2003）在测量验证模型。如图9所示，数值目前的研究结果显示良好的协议与实验结果。6。结论在这项研究中，弹性流体动力润滑耦合以多柔体动力学分析（打扣机）动力轴承的润滑特性，如图8。数值结果的压力分布根据旋转角度的网格点上的中心圆。图9。比较测量结果（中山等等，2003）。压力分布与油膜厚度。解决耦合流体结构相互作用系统，本研究使用一个求解弹流模块及打扣机。本弹流润滑单元在研究传输的压力，力，扭矩数据到打扣机，它可以解决一般动态系统。然后，打扣机的位置和速度的求解分析多柔体系统的使用压力，力，结果，扭矩的弹流模块。本打扣机求解传输的位置和速度数据，其中的油膜厚度进行评估，以电场求解器。最后，最后求解器计算油压力和油膜厚度而会计依从性的影响。这些程序是用来迭代之间的打扣机和弹流计算。此外，其他功能，如网格网格控件和油孔槽影响，实施。最后，数值结果进行了验证和比较，与其他实验与数值解之间采用滑动轴承连杆、曲轴为例。备注：本文选自.CHOI1),S.S.KIM2),S.S.RHIM3)andJ.H.CHO高级研发工程师，functionbay，Inc.，七楼板桥创业谷1胆机2盾，625sampyeong-dong，bundang-gu，京畿道城南市，463-400，韩国机械和航空工程学院，国立首尔大学，汉城151-742，韩国3）机械工程系，庆熙大学，446-701韩国京畿道（8十一月2010月21日接受2011；修订；七月262011）原文：NUMERICALMODELINGOFJOURNALBEARINGCONSIDERING