轧机用特大型滚动轴承温度场及其生热率的仿真分析

发布时间：2020-10-26 11:06

　　 轴承是在当代机械设备中有着举足轻重的地位,它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体,引导转动或移动运动并承受由轴或者轴上零件传递而来的载荷。按运动元件摩擦性质的不同,轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。滚动轴承是采用滚动摩擦原理工作的支承件,具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑、“三化”(标准化、系列化、通用化)水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命以及维护保养简便等特点。由于轴承所具有的独特优点,它在国内外应用非常广泛,特别是冶金轧钢企业,轴承更是普遍使用,因此,很有必要对轴承理论及轴承温度场和生热率规律展开深入的研究。本课题就是以此背景下提出的。 首先,本文根据对国内某钢铁公司油雾润滑现场应用状况进行了详细的调查,根据调查结果以四列圆柱滚子轴承和两列圆锥滚子止推轴承为研究对象,对两种轴承的轴承座及其轴承腔内流域的物理模型进行测绘,并根据测绘结果运用Pro/E软件对轴承座和轴承内的流域空间进行实体建模。其次,运用专业网格划分软件Gambit对轴承座和流域实体模型进行网格划分,并进行符合工况的边界条件设置。接着,应用Fluent软件,在轴承转速及供油雾量保持不变的情况下,先对轴承座进行数值模拟,然后分别针对轴承滚子发热量为10kW/m3、15kW/m3、20kW/m3、25kW/m3、30kW/m3、35kW/m3、40kW/m3、45kW/m3、50kW/m3这10种情况下的轴承内流域温度场进行数值模拟。最后,以四列圆柱滚子轴承内流域为研究对象,应用Fluent软件,在增加先前供油雾量并随后保持不变的情况下,对轴承滚子发热量为10kW/m3、15kW/m3、20kW/m3、25kW/m3、30kW/m3、35kW/m3、40kW/m3、45kW/m3、50kW/m3这10种情况下的轴承内流域温度场进行数值模拟。通过对仿真结果的分析,得到了四列圆柱滚子轴承内流域在两种供油雾量、10种轴承滚子发热量下的温度场规律和两列圆锥滚子止推轴承内流域在10种轴承滚子发热量下的温度场规律,以及温度场与滚子发热量之间的关系。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH133.33;TG333
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及来源
    1.2 国内外温度场仿真及计算发展状态
    1.3 课题的目的及意义
    1.4 课题研究的方法及途径
    1.5 本论文的主要工作
第2章 建模与仿真软件概论
    2.1 Pro/ENGINEER软件概述
    2.2 Pro/ENGINEER软件发展历史
    2.3 CFD软件概述
    2.4 计算流体力学的基础数学模型
        2.4.1 有限体积法
        2.4.2 流体动力学控制方程
        2.4.3 流体域的数值离散
        2.4.4 流场计算的Simple算法
        2.4.5 流场计算的三维湍流模型
    2.5 流体域建模及其网格的划分
    2.6 CFD商用软件的现状
    2.7 CFD商用软件的结构
        2.7.1 前处理器
        2.7.2 求解器
        2.7.3 后处理器
    2.8 CFD软件基本原理及特点
    2.9 GAMBIT简介
    2.10 本课题所用FLUENT软件应用步骤
第3章 滚动轴承简介及其温度来源分析
    3.1 滚动轴承的基本结构
    3.2 滚动轴承的分类
        3.2.1 按滚动轴承结构类型分类
        3.2.2 按滚动轴承尺寸大小分类
    3.3 滚动轴承的热源分析
        3.3.1 轴承的摩擦
        3.3.2 轴承生热来源分析
第4章 滚动轴承内流域建模及仿真分析
    4.1 滚动轴承建模及其网格的划分
    4.2 滚动轴承内部流域建模及其网格的划分
        4.2.1 滚动轴承流域的实体建模
        4.2.2 滚动轴承流域模型的网格划分
    4.3 滚动轴承内部流域模型相关参数的设定及其结果分析
        4.3.1 四列圆柱滚子轴承的轴承座模型建立与分析
        4.3.2 流域模型A相关参数的设定及其结果分析
        4.3.3 流域模型B相关参数的设定及其结果分析
        4.3.4 两列圆锥滚子止推轴承的轴承座模型建立与分析
    4.4 滚动轴承生热率分析
        4.4.1 圆柱滚子轴承生热率分析
        4.4.2 圆锥滚子轴承生热率分析
        4.4.3 增加供油雾量时的滚动轴承生热率分析
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2856916