轧机油膜轴承关键特性参数的优化设计

发布时间：2020-08-05 16:07

【摘要】： 油膜轴承作为大型板、带材连轧机的主要零部件,其结构设计对提高承载力和寿命尤为重要。油膜轴承的结构设计参数有轴承直径、宽度、合金层材料及厚度、相对间隙和润滑油品等,优化油膜轴承结构参数的目的就是使流入轴承间隙内的润滑油流量增大,以带走因高速而产生的热量;增大投影面积(油膜轴承内径乘以宽度)和收敛区楔形的梯度,以提高承载力。 本文主要利用有限元分析软件ANSYS的WORKBENCH和CFX模块对油膜和轴承座进行双向耦合分析,计算轴承的油膜压力和温度分布、衬套所受载荷分布及其变形情况等,以寻求最优相对间隙和合理合金层厚度,为优化轧机设计提供了思路。具体研究思路如下: 1.深入油膜轴承润滑理论研究。润滑理论研究是轴承结构设计计算的基础,文中在合理假设的前提下,建立了计算压力场和温度场的油膜数学模型,得到了轴承间隙中液体流动的控制方程即简化的纳维-斯托克斯方程及边界条件。 2.根据油膜轴承润滑理论计算结果及经验值确定油膜轴承的初始参数,优化油膜轴承的整体结构。 3.用有限元分析软件ANASYS对油膜轴承进行单向流固耦合分析来确定合适的巴氏合金层厚度。首先,用CFX求出给定相对间隙下的油膜压力分布;其次用CFX计算结果作为衬套分析的载荷,用Workbench对衬套进行分析;最后根据分析结果,得到合适的合金层厚度。 4.用CFX和Workbench软件对油膜和轴承座进行双向流固耦合分析,以求得最优相对间隙。首先,在轧制工况不变的情况下,求出不同相对间隙时偏心率与承载力、最大油膜压力和油膜温度随偏心率的变化关系;其次,用线性拟合软件得到,在承载力一定的情况下,相对间隙与最大油膜温度、回油温度、油膜压力等的关系曲线;最后利用优化设计方法,求出在一定轧制和速度时的最佳相对间隙。 5.根据相似理论,在实验室现场测试油膜轴承的承载和温度变化情况。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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本文编号：2781719