静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究

发布时间：2017-12-18 08:08

  本文关键词：静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究

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【摘要】：随着现代化机械制造业的迅速发展,静压轴承被广泛应用于高精度数控机床,它具有的承载能力强、摩擦系数极小、使用寿命长、运动精度高等优点已得到认可,并广泛应用于航空航天、船舶、风电设备、重型机械等国家重要机械设备制造行业。静压轴承已经成为大型机械加工设备的核心部件,其润滑性能和承载能力直接影响整机的加工精度和效率。在正常工况下,静压轴承的热力耦合变形使间隙油膜的形状变得十分复杂,致使间隙润滑油油流状态、基本假设和边界条件都发生很大变化,难以通过理论公式计算来精确预测工况下静压轴承的润滑性能,而且热力耦合变形在静压轴承性能分析中是不可忽略的。鉴于此,本文以多油垫扇形腔静压轴承为研究对象,结合流体力学、热力耦合技术及数值模拟相关理论知识,利用专业的有限元分析软件ANSYS和流固耦合技术,对其进行热力耦合仿真研究。主要做了如下工作:(1)根据静压轴承的实际结构尺寸建立三维几何模型以及间隙油膜模型。推导油腔的流量、承载能力、油腔压力、油膜的总功耗和温升等方程。应用流体分析软件FLUENT对不同载荷条件下间隙润滑油膜进行温度场和压力场仿真分析,间隙油膜温度场和压力场的模拟结果为下一步进行热力耦合提供前提条件;(2)基于摩擦学、传热学和弹塑性变形理论,采用ANSYS14.5 Workbench软件对静压轴承热力耦合分析,得到载荷分别为15t、30t、45t、60t、75t、90t、105t、120t、135t和150t油膜的温度场,静压轴承热力耦合变形场,对不同载荷条件下的计算结果数据进行了详细讨论;(3)最后根据工作台和底座的总变形,分析获取不同载荷条件下热力耦合变形后间隙油膜模型以及油膜厚度—载荷曲线,变形后的油膜整体形状呈“楔形”,径向方向扇形油膜外侧高于内侧,随载荷增加内侧容易发生干摩擦致使润滑失效,为静压轴承的设计提供理论依据。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.36

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本文编号：1303422