润滑可靠性建模理论及应用

润滑可靠性分析方法是以机械传动部件润滑为研究对象，在经典弹流润滑理论的基础上进一步结合随机过程、可靠性理论等形成的一个新兴的交叉理论方法。考虑到机械传动中源于材料参数、几何参数、转速和载荷等方面的不确定性，运用润滑可靠性分析方法，能够有效解决不确定性因素作用下传动部件的润滑状态难以用确定值或函数描述的问题。为此，本书首先讨论当前弹流润滑研究、齿轮和轴承的不确定性研究与可靠性研究的发展现状，然后系统梳理和阐述了经典润滑理论，构建了混合弹流润滑理论和润滑可靠性建模理论，最后详细地介绍了润滑可靠性建模理论在齿轮和轴承不确定性润滑问题中的 应用。 　　本书可以作为工程机械、车辆、航空航天等领域从事弹流润滑计算分析及其工程应用的科研人员，以及高等院校相关专业的高年级本科生和研究生的参考用书。

高等院校教师

前言 第1章 绪论1 　　1.1 背景和研究意义1 　　1.2 关键科学问题与技术难点2 　　1.3 研究现状3 　　　　1.3.1 弹流润滑研究3 　　　　1.3.2 考虑不确定性的齿轮和轴承性能研究6 　　　　1.3.3 齿轮和轴承可靠性研究8 　　1.4 本书主要内容10 上篇 润滑可靠性基础理论 第2章 混合弹流润滑基础理论15 　　2.1 引言15 　　2.2 经典平均流量理论15 　　　　2.2.1 经典平均流量模型16 　　　　2.2.2 经典平均流量系数19 　　2.3 适用于非牛顿流体的平均流量理论21 　　　　2.3.1 非牛顿流量系数22 　　　　2.3.2 非牛顿平均流量模型求解31 　　　　2.3.3 流变参数及粗糙度对流量系数的影响36 　　　　2.3.4 流量系数公式42 　　　　2.3.5 计算程序45 　　2.4 非牛顿流体混合弹流润滑分析51 　　　　2.4.1 混合弹流脂润滑的随机模型51 　　　　2.4.2 控制方程数值求解54 　　　　2.4.3 混合弹流脂润滑特性分析61 　　　　2.4.4 混合弹流脂润滑状态预测公式66 　　　　2.4.5 计算程序74 　　2.5 非高斯表面混合弹流润滑分析81 　　　　2.5.1 非高斯表面线接触混合润滑基本方程81 　　　　2.5.2 无量纲化与离散化87 　　　　2.5.3 控制方程数值求解91 　　　　2.5.4 非高斯表面线接触混合润滑特性93 　　　　2.5.5 非高斯表面线接触最小膜厚公式101 　　　　2.5.6 计算程序105 　　2.6 小结125 第3章 润滑可靠性建模理论126 　　3.1 引言126 　　3.2 可靠性基础及分析方法126 　　　　3.2.1 可靠性基础127 　　　　3.2.2 常用的可靠性分析方法129 　　3.3 时变可靠性理论132 　　　　3.3.1 时变可靠性理论基础133 　　　　3.3.2 常用时变可靠性分析方法137 　　3.4 润滑状态与膜厚比140 　　3.5 润滑可靠性模型141 　　3.6 小结144 下篇 润滑可靠性应用 第4章 考虑参数不确定性的齿轮润滑可靠性分析146 　　4.1 引言146 　　4.2 齿轮润滑最小膜厚计算146 　　　　4.2.1 齿轮动力学分析147 　　　　4.2.2 齿轮几何及运动学分析152 　　　　4.2.3 齿轮润滑最小膜厚154 　　4.3 齿轮动力响应统计特征及润滑可靠性分析154 　　　　4.3.1 齿轮润滑静态可靠性求解154 　　　　4.3.2 齿轮系统动力响应统计特征155 　　　　4.3.3 齿轮系统润滑可靠性分析161 　　4.4 齿轮表面粗糙度及润滑可靠性退化规律164 　　　　4.4.1 试验台设计164 　　　　4.4.2 齿面粗糙度测量165 　　　　4.4.3 齿轮润滑可靠性演化规律169 　　4.5 计算程序169 　　4.6 小结176 第5章 考虑外部载荷不确定性的齿轮润滑可靠性分析178 　　5.1 引言178 　　5.2 齿轮随机动力学模型178 　　　　5.2.1 随机载荷建模178 　　　　5.2.2 齿轮随机动力学方程179 　　　　5.2.3 齿轮动态啮合力182 　　5.3 齿轮动力响应及润滑瞬时可靠性分析183 　　　　5.3.1 齿轮润滑瞬时可靠度求解184 　　　　5.3.2 随机外部载荷下齿轮动力响应的数字特征184 　　　　5.3.3 齿轮润滑瞬时可靠性分析186 　　5.4 计算程序192 　　5.5 小结199 第6章 载荷和转速不确定情况下轴承润滑可靠性分析200 　　6.1 引言200 　　6.2 主轴承载荷及润滑可靠性建模理论201 　　　　6.2.1 风机主轴承配置201 　　　　6.2.2 三点支撑式主轴承外部载荷分析202 　　　　6.2.3 主轴承滚子载荷分析203 　　　　6.2.4 主轴承运动学分析208 　　　　6.2.5 主轴承润滑可靠性模型208 　　6.3 风机主轴承随机工况模拟209 　　　　6.3.1 随机风场生成210 　　　　6.3.2 气动弹性模拟212 　　6.4 随机载荷和转速下主轴承润滑可靠性分析215 　　　　6.4.1 主轴承润滑可靠性216 　　　　6.4.2 平均风速的影响218 　　　　6.4.3 湍流强度的影响219 　　　　6.4.4 润滑失效概率公式221 　　6.5 计算程序223 　　6.6 小结227 第7章 工程实际中的轴承润滑可靠性问题228 　　7.1 引言228 　　7.2 监测数据集构建228 　　　　7.2.1 SCADA监测系统229 　　　　7.2.2 监测数据集229 　　7.3 实测工况模拟230 　　　　7.3.1 实测风场复现模拟231 　　　　7.3.2 风机运行状态复现模拟231 　　　　7.3.3 复现模拟准确性验证233 　　7.4 实测工况下主轴承工作状态分析234 　　　　7.4.1 直驱式风机主轴承外部载荷分析234 　　　　7.4.2 主轴承滚子载荷与运动学分析236 　　7.5 实测工况下轴承润滑可靠性分析240 　　　　7.5.1 前主轴承润滑可靠性242 　　　　7.5.2 后主轴承润滑可靠性245 　　　　7.5.3 主轴承润滑脂选型247 　　7.6 轴承润滑可靠性试验248 　　　　7.6.1 轴承等效缩比与工况选取248 　　　　7.6.2 轴承磨损试验251 　　　　7.6.3 轴承磨损程度与润滑可靠性252 　　7.7 计算程序256 　　　　7.7.1 主轴承外部载荷分析程序256 　　　　7.7.2 前主轴承润滑失效概率求解程序257 　　　　7.7.3 后主轴承润滑失效概率求解程序261 　　7.8 小结265 参考文献267