滚子歪斜对高速滚动轴承润滑性能的影响

滚动轴承在安装、使用过程中，滚子歪斜(Roller Skew)是不可避免的。由于实验手段和数值分析的限制，目前有关滚子轴承的润滑设计通常忽略滚子歪斜。本项目拟基于圆柱(锥)滚子轴承，从理论研究和实验研究两方面分析滚子歪斜对其润滑性能的影响。主要研究内容包括：(1)研制有限长滚子薄膜润滑测量系统，实现滚子歪斜条件下的油膜测量；(2)给出滚子的歪斜因子和最大允许歪斜角度，并验证国家标准中滚子轴承的允许偏斜量；(3)分析滚子歪斜条件下供油量、热效应等因素对轴承润滑状态的影响；(4)研究滚子歪斜条件下形成有效润滑膜的最佳滚子修形曲线。本项目将致力于给出滚子歪斜时滚动轴承的润滑理论，为实际滚子轴承的润滑设计提供科学数据，并将其应用于高速滚动轴承设计中，以提高滚动轴承的寿命及其可靠性。

基于圆柱(锥)滚子轴承，通过数值分析和光干涉试验，研究了滚子偏歪斜对滚动轴承中滚子与套圈间弹性流体动力润滑性能,如压力、膜厚、温升和摩擦系数等的影响，取得了一批理论和试验成果。研制了定偏歪斜角的油膜厚度测量试验装置，实现了圆柱滚子偏歪斜条件下的油膜测量。分析了滚子偏歪斜条件下热效应、供油量等对润滑状态的影响。研究了滚子偏歪斜条件下的滚子修形。推导了圆锥滚子与无限大平面间的间隙方程，并研究了圆锥滚子偏载和偏斜的弹流润滑问题。发现了热弹性流体动力润滑中的尺度效应。通过非稳态分析考察了滚子与套圈间形成的有限长线接触弹流润滑副对载荷冲击、速度波动、歪斜角变化等的响应，对滚子副急停过程中的润滑问题进行了数值求解，并与试验结果进行了比较。结果表明，圆柱滚子的偏歪斜角越大，润滑性能分布越不均匀，局部油膜厚度减薄易使滚子副产生局部磨损失效。在偏歪斜条件下热效应、供油不足等因素会使润滑条件恶化。对滚子的母线修形可缓解滚子偏歪斜的不利影响。与圆柱滚子偏斜不同，恰当的圆锥滚子偏斜有时会对润滑产生有利影响。尺度效应是热效应的重要方面，不提尺度的热弹流润滑研究没有意义。与滚子偏斜、歪斜相比，滚子偏歪斜耦合对润滑性能的影响最大。与稳态结果比，歪斜滚子副的动态弹流润滑不容忽视。在标注了本项目资助的成果中包括英文期刊论文6篇，全部为SCI收录，中文期刊论文17篇，其中4篇为EI收录。在国际会议上宣读论文3篇。到目前为止本项目组已顺利完成申请书中几乎全部预定目标，但高速试验结果尚不理想。相关的试验结果和圆锥滚子的理论研究结果尚未发表。围绕本项目，培养博士研究生2名，硕士研究生6名。