球轴承组合式迷宫密封结构的数值研究

发布时间：2017-04-25 21:12

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【摘要】：球轴承是滚动轴承中非常重要的一类,广泛应用于航空航天、汽车、机床等工业领域,其密封性能的优劣直接影响着球轴承的使用寿命。非接触式密封具有摩擦小、发热少、寿命长等优点,是球轴承普遍采用的密封类型之一。因此,研究球轴承非接触式密封结构及其结构参数对泄漏量的影响机理,具有十分重要的理论意义和应用价值。论文主要的研究内容及研究结果有:(1)分析了球轴承非接触式密封结构和迷宫密封机理的研究现状,结合国内合作轴承企业的发展需求,依据球轴承现有的组合式迷宫密封结构,提出了径向直通型和径向错齿型两种新型的组合式迷宫密封结构。(2)建立了径向直通型和径向错齿型迷宫密封结构的数值计算模型,并确定了其网格划分方法、数值模拟方法、湍流模型、数值求解方法、边界条件、收敛判据以及泄漏量比较方法等,为数值研究奠定了基础。(3)以某一具体型号的球轴承为例,运用CFD技术研究了径向直通型和径向错齿型迷宫密封结构参数的变化对泄漏量的影响机理,并比较了两种迷宫密封结构优化后的结果。研究表明:对于两种迷宫密封结构,泄漏量均随间隙宽度的增加而增大,随空腔深度的增加而减小,随空腔宽度的增加先减小后增加,随空腔数目的增加而减小。另外,对于径向直通型迷宫密封结构,泄漏量随齿型角度的增加表现出先减小后增加的趋势,但是对于径向错齿型迷宫密封结构,泄漏量随齿型角度的增加表现出逐渐增加的趋势。优化后的径向错齿型迷宫密封结构表现出了更好的密封效果。本研究对球轴承组合式迷宫密封结构的密封机理进行了探索,为迷宫结构参数的设计和优化提供了有益的帮助,对球轴承非接触式密封结构的研发有一定的参考价值。
【关键词】：球轴承 迷宫密封 直通型 错齿型 泄漏量 CFD技术
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.33;TH136
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题依据10-11
• 1.2 非接触式密封结构的研究现状11-14
• 1.3 迷宫密封机理的研究现状14-16
• 1.4 论文研究内容16-18
• 第2章 CFD技术基本理论及其商用软件包简介18-24
• 2.1 CFD技术概述18
• 2.2 流体力学的相关性质18-20
• 2.2.1 连续介质模型18-19
• 2.2.2 质量力和表面力19
• 2.2.3 粘性19
• 2.2.4 压缩性19-20
• 2.3 流体流动的分类20-21
• 2.3.1 理想流体与粘性流体20
• 2.3.2 牛顿流体和非牛顿流体20
• 2.3.3 层流流动与湍流流动20
• 2.3.4 非定常流动和定常流动20-21
• 2.4 流体力学基本方程21-22
• 2.4.1 质量守恒方程21
• 2.4.2 动量守恒方程21-22
• 2.4.3 能量守恒方程22
• 2.5 ANSYS ICEM CFD前处理软件简介22
• 2.6 ANSYS FLUENT软件简介22-23
• 2.7 Tecplot后处理软件简介23
• 2.8 本章小结23-24
• 第3章 球轴承组合式迷宫密封结构的数值计算模型24-34
• 3.1 模型的建立24-25
• 3.1.1 几何模型的简化24-25
• 3.1.2 数值计算模型的假设25
• 3.2 网格的划分25-26
• 3.2.1 网格的概念25
• 3.2.2 网格的分类25-26
• 3.3 数值计算方法26-29
• 3.3.1 数值模拟方法26-27
• 3.3.2 湍流模型27-28
• 3.3.3 壁面函数法28-29
• 3.4 数值求解方法29-30
• 3.4.1 有限体积法29-30
• 3.4.2 SIMPLE算法30
• 3.4.3 对流项的离散格式30
• 3.5 边界条件和收敛判据30-31
• 3.6 数值计算后处理31-32
• 3.7 数值计算结果的比较32
• 3.8 本章小结32-34
• 第4章 径向直通型迷宫密封结构的数值研究34-56
• 4.1 基本结构参数的设计34
• 4.2 密封机理的探索34-37
• 4.2.1 初始计算模型及边界条件34-35
• 4.2.2 数值模拟结果的比较35
• 4.2.3 密封机理的分析35-37
• 4.2.4 转速以及压比对泄漏量的影响37
• 4.3 间隙宽度对泄漏量的影响机理37-40
• 4.3.1 数值计算模型38
• 4.3.2 数值模拟结果38
• 4.3.3 影响机理的分析38-40
• 4.4 空腔深度对泄漏量的影响机理40-44
• 4.4.1 数值计算模型40
• 4.4.2 数值模拟结果40-41
• 4.4.3 影响机理的分析41-44
• 4.5 空腔宽度对泄漏量的影响机理44-48
• 4.5.1 数值计算模型44
• 4.5.2 数值模拟结果44-45
• 4.5.3 影响机理的分析45-48
• 4.6 空腔数目对泄漏量的影响机理48-52
• 4.6.1 数值计算模型48-49
• 4.6.2 数值模拟结果49
• 4.6.3 影响机理的分析49-52
• 4.7 齿型角度对泄漏量的影响机理52-54
• 4.7.1 数值计算模型52
• 4.7.2 数值模拟结果52-53
• 4.7.3 影响机理的分析53-54
• 4.8 本章小结54-56
• 第5章 径向错齿型迷宫密封结构的数值研究56-80
• 5.1 基本结构参数的设计56
• 5.2 密封机理的探索56-59
• 5.2.1 初始计算模型及边界条件56-57
• 5.2.2 数值模拟结果的比较57
• 5.2.3 密封机理的分析57-59
• 5.2.4 转速以及压比对泄漏量的影响59
• 5.3 间隙宽度对泄漏量的影响机理59-62
• 5.3.1 数值计算模型60
• 5.3.2 数值模拟结果60
• 5.3.3 影响机理的分析60-62
• 5.4 空腔深度对泄漏量的影响机理62-66
• 5.4.1 数值计算模型62
• 5.4.2 数值模拟结果62-63
• 5.4.3 影响机理的分析63-66
• 5.5 空腔宽度对泄漏量的影响机理66-69
• 5.5.1 数值计算模型66
• 5.5.2 数值模拟结果66-67
• 5.5.3 影响机理的分析67-69
• 5.6 空腔数目对泄漏量的影响机理69-74
• 5.6.1 数值计算模型70
• 5.6.2 数值模拟结果70
• 5.6.3 影响机理的分析70-74
• 5.7 齿型角度对泄漏量的影响机理74-76
• 5.7.1 数值计算模型74
• 5.7.2 数值模拟结果74-75
• 5.7.3 影响机理的分析75-76
• 5.8 两种迷宫密封结构优化结果的比较76-78
• 5.9 本章小结78-80
• 第6章 结论80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-85
• 致谢85-86
• 攻读学位期间的研究成果86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 蔡素然;王景华;孙立明;;密封深沟球轴承的密封技术[J];轴承;2009年05期

2 肖芳;王亚洲;刁安娜;刘常峰;;基于FLUENT技术迷宫密封的结构优化[J];流体机械;2013年09期

3 米红英;陈德友;郭小川;刘庆廉;吴宝杰;;车辆轮毂轴承润滑脂漏失量试验方法的探讨[J];石油学报(石油加工);2011年S1期

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本文编号：327095