高速静压推力轴承中心加载与偏载润滑性能对比研究

发布时间：2020-11-18 10:14

　　 随着中国现代制造业的迅速发展,重型机械需求量日渐增多,静压推力轴承是重型数控加工设备的核心部件,它的性能好坏直接影响设备的加工质量和运行效率。静压推力轴承在理想的工作状态下,工件的质心应当在回转工作台的中心而承受中心载荷,但在实际运行中,有时受工件的形状及装夹位置限制的影响,工件质心可能不在回转工作台的中心,故轴承会受到偏载而发生倾斜,工作台发生倾斜轻则会降低工件加工质量,重则会导致油膜局部厚度变薄,甚至发生干摩擦,使静压推力轴承失效。因此,本课题研究静压推力轴承在中心加载以及偏载工况时的润滑性能很有必要。以双矩形腔多油垫为研究对象,对高速静压推力轴承中心加载与偏载工况润滑性能进行研究。首先对其结构和工作原理进行说明,并对中心加载与偏载时双矩形腔的流量方程、承载力方程、油膜厚度方程、油膜温升方程以及润滑油的粘温关系进行理论推导计算;其次利用UG软件对中心加载和偏载时的油膜进行三维模型建立,并利用ANSYS ICEM CFD软件对油膜进行网格划分,利用ANSYS CFX软件进行边界条件设定、求解计算及后处理;最后通过控制变量的方法进行比较分析,得出中心加载与不同偏载距离和中心加载与不同偏载大小油膜的温度场云图和压力场云图、平均温度和平均压力,并得到它们的变化规律,为静压推力轴承的进一步优化设计提供依据。为了验证理论计算和模拟仿真的正确性,在齐重数控装备股份有限公司进行实验验证,以双矩形腔静压推力轴承为研究对象,对转速为100r/min、载荷为12t、偏载距离为100mm工况进行实验,最终得出实验数据,验证模拟值和理论值的正确性。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文第 2 章 静压推力轴承中心加载与偏载润滑理论计算2.1 静压推力轴承双矩形腔结构静压推力轴承主要由回转工作台、油垫和机床底座三部分组成，如图 2-1所示。该静压推力轴承采用的是有回油槽的多油垫支承结构，共十二个油垫，均匀分布在底座的导轨上，每个油垫都是独立的支承单元。本文主要研究静压推力轴承受到中心加载和偏载时的润滑性能，并把它们进行对比，为静压推力轴承的进一步优化设计提供依据。

图 2-3 定量式供油系统Fig.2-3 Quantitative-style oil supply system润滑油粘温关系度是表示液体内摩擦力大小的指标，是选择润滑油牌号的主要依据。变化会使液体分子之间作用力发生改变，进而使液体的粘度发生改变，间存在着不可分割的关系：液体温度升高，会使其粘度降低，这一特性的粘-温特性。不同类型的液压油，其粘度随温度变化的规律也不相同用的是 32#润滑油，其各项参数如下表 2-1 所示。表 2-1 32#液压油参数表Table 2-1 32 # hydraulic oil parameters list(3g /cm ) 动力粘度(Pa s)比热容(J / kg K)导热系数 热膨胀系数 摩尔质量0.872 0.0907 1884 0.132 0.00087 446压油在不同温度下对应的粘度也不相同，粘度和温度关系没有确定公式

3 30 0 s zp h p h；0p =0.07MPa；zh =0.04mm。由此可得：30 03szp hph 厚度0h =0.01mm，减小的油膜厚度zh =0.04mm0.14cm3/s。中心加载与偏载承载力方程中心加载承载力方程包括两个油腔，中心加载时由于它们承载性能腔的承载力即可，双矩形腔的承载力为单个油 2-6 所示。
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本文编号：2888606