滚动轴承椭圆接触区域流体动力润滑机理研究

发布时间：2017-11-10 19:33

  本文关键词：滚动轴承椭圆接触区域流体动力润滑机理研究

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【摘要】：滚动轴承最为重大装备关键零部件,其良好的润滑情况可以有效地延长机械设备的使用寿命,提高机械设备的精度与性能。本文的研究对象为B7008C高速角接触滚动轴承,目标是研究微小接触区域复杂流场的润滑情况,为高速滚动轴承的润滑行为提供理论基础和参考依据。本研究通过用ANSYS CFX流体动力学分析软件来模拟仿真滚动轴承的润滑情况。本文共建立两种润滑剂流体模型,并赋予其非牛顿流体特性。根据不同的边界条件,共对两种模型进行十五个内圈转速不同的模拟。对模拟结果进行一些列的对比分析,最后对比分析了试验现象与模拟结果。主要内容包括:1、根据Hertz接触应力公式和油膜厚度公式,在给定的载荷、转速条件下,计算出B7008C轴承椭圆接触区域的大小与最小油膜厚度,从而建立了B7008C轴承十八分之一的润滑剂流体模型,即一个滚动体单元。2、由于椭圆接触区域的中心的润滑剂油膜厚度只有1?m,而自由表面的油膜厚度为0.3mm,所以润滑剂模型的网格划分是本研究的重点和难点。为保证计算精度,且又兼顾计算资源的经济性,本文采用了更加优化的网格划分方法:相交体影响局部细化与光滑过度膨胀层网格划分方法的综合应用。3、根据滚动体表面压力分布的计算结果,将椭圆区域的长轴(a轴)和短轴(b轴)上各设置21个探测点来提取润滑剂油膜压力,并制作图表。这样更加简洁明了地描述椭圆接触区域内的油膜压力、密度和动力粘度的分布。最终得出在椭圆接触区域的入口油膜压力较大,而在椭圆接触区域内油膜压力为负的结论。4、根据以上分析结果,将B7008C轴承润滑模型的内、外圈和滚动体的转速边界条件设置为:以内圈转速为标准,内、外圈和滚动体的转动均为纯滚动。分别设置内圈转速为500rad/s到5000rad/s,每500rad/s做一个分析,共10个分析。经对比分析不同转速下椭圆接触区域的油膜压力分布与变化趋势,得出以下结论:随着内圈转速的增大,椭圆接触区域入口的油膜压力也有所增大,且油膜压力的形状分布趋势大致相同。在椭圆接触区域内,随着内圈转速的增大,油膜压力一直减小,且转速越大油膜的负压也越大,其油膜压力的形状分布趋势也几乎不变。5、建立消除沟槽特征的无沟槽润滑剂流体模型,运用相同的网格划分方法,编辑非牛顿流体特性,设置相同的边界条件。将计算结果与B7008C轴承润滑剂流体模型的分析结果进行对比,得出以下结论:两种模型由于油膜形状和厚度的不同,在接触区域a轴和b轴的油膜压力分布既有相似之处又有一定差别,其随转速的变化有相同的分布规律也有局部差异。6、对油膜厚度测量系统做了简要介绍。通过实验现象与模拟结果的对比,本文得到油滴流过接触区域的油膜分布情况与连续润滑油经过接触区域的质量流分布基本吻合的结论。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.33

【参考文献】

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本文编号：1168082