滑块轴承加速阶段下润滑性能的理论仿真与实验研究

发布时间：2017-03-16 07:05

  本文关键词：滑块轴承加速阶段下润滑性能的理论仿真与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：推力轴承广泛应用于水力、船舶、航天等领域，主要用于承受来自于轴向的载荷，推力轴承工作的稳定性和可靠性直接影响着设备的正常运行。本文以楔形滑块推力轴承为主要研究对象，通过双位移传感器测量油膜厚度，分析了滑块推力轴承在加速阶段的润滑性能，并对不同的推力轴承瓦面进行了仿真模拟。通过对影响滑块轴承性能因素的研究，为推力轴承结构和瓦面形状设计提供了一定的参考意义。 测量油膜厚度是研究推力轴承润滑性能的重要内容，本文采用双电涡流传感器测量油膜厚度，有效的减小了因系统振动带来的误差，并与单电涡流传感器测量结果进行对比，结果表明双电涡流传感器测量数值更符合理论计算结果。 通过流体动力学理论，建立无限长楔形滑块数学模型，分析了油膜厚度、摩擦系数与间隙比的关系，计算结果表明油膜厚度随着速度的增加而增大，摩擦系数的大小只与间隙比有关。利用上述测量方法，测量滑块轴承在不同转速不同载荷下油膜厚度和摩擦系数，建立收敛比与摩擦系数的关系曲线，对理论计算结果进行了验证。 在轴承加速阶段，惯性力的影响不可忽略不计，在推导压力分布过程中考虑了惯性力的影响，主要从理论上分析了加速度惯性力对轴承承载力和摩擦系数的影响，，并通过实验验证了滑块轴承在加速阶段油膜厚度和摩擦系数的变化情况。结果表明，加速度惯性力使轴承承载能力降低，加速度越大，承载力降低的越大。在轴承加速阶段，油膜厚度并不稳定，而且总体平均值小于稳定运行阶段时的厚度，摩擦系数在加速阶段较大。 最后利用三维建模软件Proe建立油膜模型，将模型导入有限元仿真软件Workbench，对其进行划分网格等前处理工作，将划分好的油膜网格模型导入Fluent进行仿真计算，输入边界条件，对不同型面的推力瓦进行了仿真模拟，通过对比发现，凸面形状推力瓦与其它形状对比更有利于油膜的稳定形成，并且承载力最大。采用Matlab对推力瓦面进行曲面拟合，并对不同曲面方程参数的瓦块进行分析对比，发现随着曲面方程参数的逐渐增大，油膜压力先增大后减小。
【关键词】：推力轴承 承载力 油膜 有限元 瓦面形状
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 油膜厚度测量方法国内外研究现状11-14
• 1.3 推力滑块轴承国内外研究现状14-17
• 1.3.1 推力滑块轴承性能及加速阶段的研究14-15
• 1.3.2 推力瓦型面计算与仿真15-17
• 1.4 本文研究的实用价值和具体方案17-18
• 1.5 本文主要研究内容及意义18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 2 滑块轴承数学模型的建立20-33
• 2.1 雷诺方程的推导20-25
• 2.1.1 雷诺方程的假设与前提20-21
• 2.1.2 微元体的受力情况及速度分布21-23
• 2.1.3 连续性方程23-24
• 2.1.4 雷诺方程的应用24-25
• 2.2 建立滑块轴承数学模型25-30
• 2.2.1 边界条件的确定25-26
• 2.2.2 滑块轴承的压力分布26-30
• 2.3 收敛比与承载力以及摩擦系数关系方程30-32
• 2.3.1 收敛比与承载力的关系30
• 2.3.2 收敛比与摩擦系数的关系30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 滑块轴承油膜测量及实验结果33-51
• 3.1 油膜测量原理及测量结果分析33-38
• 3.1.1 双电涡流传感器油膜测量原理33-35
• 3.1.2 双电涡流传感器测量结果的分析35-38
• 3.2 实验系统及结构38-42
• 3.3 实验初始条件及步骤42-43
• 3.3.1 实验条件及所需材料42-43
• 3.3.2 实验步骤43
• 3.4 理论油膜厚度与实验油膜厚度的比较43-45
• 3.5 收敛比对承载力和摩擦系数的影响45-48
• 3.5.1 收敛比对承载力的影响45-46
• 3.5.2 收敛比对摩擦系数的影响46-48
• 3.6 实验 Stribeck 曲线分析48-50
• 3.7 本章总结50-51
• 4 滑块轴承在加速阶段承载力和摩擦系数的理论计算与实验研究51-60
• 4.1 加速阶段承载力的理论推导51-57
• 4.1.1 加速度惯性力影响下承载力的理论变化曲线51-56
• 4.1.2 加速度惯性力影响下摩擦系数的理论变化曲线56-57
• 4.2 滑块轴承加速阶段膜厚和摩擦系数的实验研究57-59
• 4.2.1 加速阶段油膜厚度变化曲线58
• 4.2.2 加速阶段摩擦系数变化曲线58-59
• 4.3 本章总结59-60
• 5 不同推力瓦型面仿真计算60-76
• 5.1 计算流体力学基础60-63
• 5.1.1 计算流体力学概述60-61
• 5.1.2 计算流体力学求解问题的步骤61-63
• 5.2 有限元建模及网格划分63-68
• 5.2.1 有限元模型的建立63
• 5.2.2 划分网格63-66
• 5.2.3 边界条件及求解器的设置66-67
• 5.2.4 求解67-68
• 5.3 推力轴承不同型面油膜压力分布研究68-75
• 5.3.1 推力瓦型面的类型68-69
• 5.3.2 不同瓦面分析结果69-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 论文总结与展望76-79
• 6.1 论文总结76-77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果84-85
• 致谢85-86

【参考文献】

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本文编号：251442