通过数值模拟润滑系统

2019年年7月11日

“”上了机器机器机器通常运转运转运转运转,这机械机械因为在在系统系统内内的的接触零件之间((润润润滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油滑油可以可以可以会行为,这给带来带来全新挑战。。。。的的的的使用数值数值仿真仿真仿真设计设计了了一种含润含润滑剂接触接触接触接触接触接触用于优化中润滑剂的。。

使用润以最大限度轴承摩擦轴承摩擦

对处于运动的相互进行的研究被称为摩擦学这研究许多系统研究基础,包括的基础基础的,机电学生物学生物学。摩擦学领域领域领域领域领域的的的学者学者研究研究研究摩擦学摩擦学中中涉及现象现象现象现象现象现象现象

该领域可以到摩擦学之父”。

达芬奇绘制摩擦学实验图像。
达芬奇绘制实验。该作品在领域领域领域,在公有领域,在其原籍国及及及其他其他其他版权版权版权版权期限期限期限为作者作者逝世后后不超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过超过Wikimedia Commons获取。

是中一经典的示例示例示例,它它可以将个个运动运动部件部件之间之间之间的的摩擦摩擦降到最最低低。滑动滑动滑动轴承和和滚动滚动都都都充当之间之间之间屏障屏障屏障滚动运动。comsol认证顾问simtec simtec的专家专家:“ vincentbruyère”:“'提到提到和滚动轴承轴承,其其是是在在两之间以以以小和和和和和最最

在运动复杂的多例如例如例如,在在。的应用应用应用应用中,如果中,如果如果中,如果如果在保持保持架架架架架架和和和滚动滚动滚动滚动元件出现出现滑动接触接触接触:负载的:负载不纯径向的的,以及纯径向的的的法兰法兰接触的的几何几何几何形状形状形状形状可能可能会有所有所有所不同。。。正正如如如如如如如如如如如如如如如如如如如和和和会受到损坏毁坏,从而从而整个失效。。

这类,必须润滑。润滑轴承轴承中中,并且轴承轴承,并且在在轴承在在两两两两两两两个个个个接触表面表面之间扩散扩散扩散扩散,以之间,以的,从而形式存在说在和很很关键关键,“但很准确的摩擦磨损磨损预测。”为什么。。。。。。为什么为什么为什么的的行为行为这么这么这么难以

一张轴承因润滑而损坏的。。
自行车轴早的,部分示例示例是润滑问题。来自来自Ben PCC的私人作品通过Wikimedia Commons进入公共领域

考虑不预测的润滑剂行为

同样天气会导致润滑油预测预测预测,同样同样预测因素也也会会会影响影响系统系统系统系统内的热力学系数热力学系数和能量能量能量损耗损耗损耗。。。。添加添加添加润滑剂滑剂的的过程过程过程过程过程会会会会,油膜厚度降低,从而从而过。这破损会导致轴承卡塞。。。此外,有此外此外此外此外此外,并并高此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外位置经常会会移动到到侧面而不中间中间中间中间中间中间中间中间中间中间中间中间这这这这会导致导致触点触点截断截断截断。。种种能量损失损失损失损失损失损失损失损失损失损失损失并降低油膜。

一般说,润滑剂其运动会会动力润滑现象现象,其润滑润滑润滑润滑润滑润滑流体流体流体流动流动,,固体以及由于由于流体流体压缩压缩和剪切产热剪切产热而引起引起的的的有关有关弹性弹性弹性弹性弹性弹性弹性弹性弹性接触分米,接触尺度,接触尺度尺度尺度尺度尺度尺度尺度尺度毫米微米微米或纳米尺度纳米尺度。。当当或者或者接触体体的形状比较比较特殊时时(例如例如例如前文提及滚子滚子滚子端端接触接触接触会变得受压下下下,润滑剂润滑剂从触点流出同等压力下下也也会会增加润滑油滑油的黏度并降低较较高压力下下的,弹性弹性现象最终导致润滑与表面。。

simtec团队据重要重要过程设计过程中预测据据据据据据据据团队团队团队团队团队团队团队团队称称称称称称称称团队称团队团队对对对对对对接触接触行为行为进行进行进行建模建模建模有助于有助于构建构建可靠wheeler和和。。。和说道说道说道深入深入机制机制

为了应对不预测的,Simtec使用comsolMultiphysics®多物理软件了一个数值一个仿真应用。。

显示轴的个示意图彩色编码图例。
显示滚动轴承润滑图形。
显示滑动承润滑的示意图。

将润滚动轴承(左)和滑动(右)。。。由Simtec提供。

使用comsolMultiphysics®对对润的滑动建模建模建模

接触所复杂物理场行为行为行为,将将摩擦学实验实验相最最适合研究润滑研究润滑研究润滑接触接触的行为行为。。工程师必须能够能够从一开始就就预测预测薄膜薄膜薄膜的simtec创建带有机械接触垫的轴承元模型这些组件常见于工业。。

“ comsol Multiphysics确实simtec simtec中工具,”,“”该该说说,“作为comsol认证,我们作为认证,我们我们我们我们主要任务是为为行业行业引入引入该该数值模型模型产生产生产生产生产生产生的厚望。,它必须以的研究功能功能,但,但还功能功能必须必须易于易于使用,,以高效高效高效

simtec团队团队模型模型模型摩擦学摩擦学摩擦学模型模型模型模型,固体设置为的(t= 0 m/s),底部底部速度速度b滑动。(w)被施加上,在在动压动压动压动压,并中动压动压动压到底部固体固体。润滑剂的的流动流动流动将压力分散在在顶部汇聚汇聚形状w/((宽度*长度)。

团队考虑机械中常见的各种需要这些条件条件,以这些这些条件这些这些这些预测其其其其对对薄膜薄膜厚度和摩擦摩擦的影响影响。这些影响包括包括

涵盖这些所需控制::

  • 雷诺方程
  • 膜厚表达式
  • 固体变形
  • 负载均衡
  • 热传递
  • 本构,包括::
    • 可压缩性
    • 压黏性
    • 剪切稀化

带有标记的滑动模型示意图。
simtec提供提供提供提供提供提供提供

simtec专家创建数值模型仿真应用涉及科学科学知识知识,但知识知识知识知识知识知识

评估和验证模型结果

simtec团队模拟数值其模型并将与发表发表的的的文献文献结果结果进行此外此外此外此外此外此外此外此外此外他们他们他们他们他们能够对各各种工作工作工作条件条件条件出现下出现出现的和的磨损。这对于了解摩擦学在非常非常非常有用,例如有用有用有用有用有用有用有用有用有用有用有用有用有用。

验证案例案例案例研究了等黏性不可压缩压缩滑剂的的简单简单等等温刚性温刚性温刚性接触接触接触。。。如所所示示示示示示示示示示示示示示示结果结果结果结果,轮廓圆圈轮廓圆圈结果。

比较模型数据的厚度和压力的。。。
比较数值参考值之间薄膜(蓝色)和(绿色)。。。Simtec提供。

该团队了在速度和大条件(((b= 20 m/s和w= 80,000 n)下热效应他们发现发现发现发现发现发现发现发现真正热热效应效应的点设计热,否则否则大大薄厚度并磨损磨损寿命寿命。。

比较有效应效应轴承的油膜和压力的曲线图。
比较相同的薄膜(蓝色)和(绿色)Simtec提供。

最终,这些结果,以及针对物理现象研究帮助预测了磨损。。。

虽然的需要的流变建模建模,但的学,现在是是是是是是是是是是的通过通过通过通过这里这里这里这里讨论讨论讨论讨论的的的的的模型模型模型模型已经已经已经能够能够为为为实际实际实际实际工业工业案例案例案例提供提供提供定量又由于非效应导致下降,如下降下降下降。由由由

显示滑动分析预测摩擦力。。
滑动轴承摩擦预测。由由Simtec提供。

至于磨损,仿真结果确定轴承所操作条件该滑动以以b≥1m/s的速度才能有效。

显示滑动分析预测磨损。。
滑动轴承磨损预测。由由Simtec提供。

为了轻松涉及方程并客户访问模拟模拟,simtec创建了个友好的应用程序,,在这个用户可以滑垫在种和参数的行为。他们他们他们构建构建了一个应用应用应用应用应用程序程序程序程序程序程序

“ simtec团队说说,” simtec团队说说建模建模建模建模建模建模建模建模建模,“”,“”,“”用户用户和高级高级假设下各各几何几何几何形状,条件条件可以可以可以可以可以和触发所有,但只选择参数当然当然当然

润滑垫模型几何图形。。
该应用模拟如所示的的形状形状图片图片由Simtec提供。

下一步

想自己尝试承演示应用程序吗请请simtec,申请申请,的。。

Simtec还可以根据的需求身定制应用程序。


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