基于FLUENT的梯形油腔静压轴承设计及温度场研究
发布时间：2021-10-21 10:40
静压轴承具有摩擦力小、承载能力大、稳定可靠性高、吸震性能好、回转精度高等特点,这些优点得到人们的普遍关注和重视,被广泛应用于精密加工机械及高速、高精度设备的主轴。随着现代工业化的快速发展,相应的对静压轴承的性能提出越来越高的要求。油膜温升主要由于主轴旋转带动润滑油发生相互剪切作用,从而产生大量的热。油膜温升不仅会直接降低液压油的粘度,影响油膜承载能力,而且温升严重会引起零件的热变形,导致轴和轴瓦接触,从而影响轴承正常工作,甚至发生事故。因此,解决温升问题对确保静压轴承性能、延长轴承使用寿命至关重要。许多学者也一直致力于研究降低油膜温升这一难题。鉴于此,本文以液体静压轴承为研究对象,针对其普遍存在的油膜温升问题,设计出了一种新型的梯形油腔结构轴承,然后采用数值模拟方法对新结构轴承和原来结构进行分析对比,证明梯形油腔轴承具有明显的降低油膜温升的作用,之后对梯形油腔轴承做了其它性能的分析。本文主要的研究内容如下:第一章:概述了液体静压轴承研究背景及意义,介绍了它的几种典型结构,分析了静压轴承的国内外研究现状。第二章:详细阐述了静压轴承的工作原理,分析了静压轴承油膜的承载力及温升特性,并推导出...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 静压轴承的几种典型结构
1.1.3 静压轴承的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 静压轴承的性能分析及数学模型的建立
2.1 静压轴承的介绍
2.1.1 静压轴承的工作原理
2.1.2 静压轴承的优缺点
2.2 静压轴承的性能分析
2.2.1 静压轴承的压力和承载力分析
2.2.2 静压轴承的生热及温升方程
2.3 计算流体力学和基本控制方程
2.3.1 计算流体力学概述
2.3.2 流体力学的控制方程
2.4 基本假设
2.5 本章小结
第3章 静压轴承结构设计和网格划分
3.1 静压轴承模型的建立
3.2 FLUENT软件介绍
3.2.1 FLUENT概述
3.2.2 FLUENT的求解
3.2.3 求解离散方程算法简介
3.3 流体模型的网格划分
3.3.1 ICEM概述
3.3.2 网格划分
3.3.3 网格质量的检查
3.4 本章小结
第4章 油膜温度场数值计算和分析
4.1 轴承温度场仿真步骤
4.1.1 导入网格及环境设置
4.1.2 仿真条件的设置
4.1.3 求解计算
4.2 2000rpm下温度场仿真结果分析
4.2.1 油膜温度场的分布
4.2.2 油膜中线上的温度分布
4.3 不同转速下两种油腔的温度场
4.3.1 转速1000rpm下两种油腔的温度场
4.3.2 转速1500rpm下两种油腔的温度场
4.3.3 转速2500rpm下两种油腔的温度场
4.4 不同转速下油膜温度场的规律
4.5 本章小结
第5章 梯形油腔轴承油膜的其他性能分析
5.1 油膜厚度对油膜温升的影响
5.2 梯形油腔轴承主轴反向转动时的性能分析
5.3 不同供油压力对梯形油腔轴承油膜平均温度的影响
5.4 本章小结
总结与展望
1.总结
2.展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气层对织物热传递影响的模拟分析[J]. 张艺强,陈扬,范艳娟,杨允出. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析[J]. 王建,王优强,王涛,范晓梦. 舰船科学技术. 2016(19)
[3]球磨机静压轴承中润滑油的温升研究[J]. 朱希玲. 上海工程技术大学学报. 2015(03)
[4]基于NACA 0018翼型的两种网格类型比较研究[J]. 丛伟,彭臣志,宋世平. 机械工程师. 2015(09)
[5]对化工原理三传类比教学方法的探讨[J]. 郭海燕,李凤华. 化工高等教育. 2014(05)
[6]液体静压、动静压技术在我国机床的发展历史及现况[J]. 丁振乾. 世界制造技术与装备市场. 2014(02)
[7]直驱转台双静压导轨油膜刚度与承载力研究[J]. 谢黎明,陈钦,靳岚,张彬. 机械设计与制造. 2014(03)
[8]FLUENT软件在油气储运工程领域的应用[J]. 金俊卿,郑云萍. 天然气与石油. 2013(02)
[9]四种油腔形状重型静压轴承承载性能理论分析[J]. 张艳芹,陈瑶,范立国,李锐. 哈尔滨理工大学学报. 2013(02)
[10]球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析[J]. 郝胜强,张新宇,吴士海,曹钟宇. 辽宁科技大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]内外膜独立供油径推联合浮环轴承性能分析与实验研究[D]. 郭红.上海交通大学 2009
[2]重型静压推力轴承力学性能及油膜态数值模拟研究[D]. 于晓东.东北林业大学 2007
硕士论文
[1]基于代理模型的大型球磨机静压轴承结构优化[D]. 张凯.吉林大学 2016
[2]多分支母管参数化建模与一维三维耦合方法研究[D]. 夏彬.哈尔滨工程大学 2016
[3]基于PM流量控制器的磨床主轴静压轴承的研究[D]. 朱喜峰.湖南大学 2015
[4]油气两相流润滑静压油垫轴承承载机理研究[D]. 姚松亮.广东工业大学 2015
[5]大型球磨机静压轴承承载性能研究[D]. 李作鑫.吉林大学 2015
[6]静压轴承试验级设计及其性能分析优化[D]. 陈源.华中科技大学 2015
[7]机床主轴静压轴承刚度影响因素分析与结构优化[D]. 陈卉.上海交通大学 2015
[8]液体动静压轴承动力特性与油膜稳定性分析[D]. 林禄生.湖南大学 2014
[9]离心泵叶轮切割对泵性能及其蜗壳内部流场影响的数值研究[D]. 薛亚丽.兰州理工大学 2014
[10]声场微小流化床流动特性的实验研究与数值模拟[D]. 李志坤.青岛科技大学 2014
本文编号：3448816
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 静压轴承的几种典型结构
1.1.3 静压轴承的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 静压轴承的性能分析及数学模型的建立
2.1 静压轴承的介绍
2.1.1 静压轴承的工作原理
2.1.2 静压轴承的优缺点
2.2 静压轴承的性能分析
2.2.1 静压轴承的压力和承载力分析
2.2.2 静压轴承的生热及温升方程
2.3 计算流体力学和基本控制方程
2.3.1 计算流体力学概述
2.3.2 流体力学的控制方程
2.4 基本假设
2.5 本章小结
第3章 静压轴承结构设计和网格划分
3.1 静压轴承模型的建立
3.2 FLUENT软件介绍
3.2.1 FLUENT概述
3.2.2 FLUENT的求解
3.2.3 求解离散方程算法简介
3.3 流体模型的网格划分
3.3.1 ICEM概述
3.3.2 网格划分
3.3.3 网格质量的检查
3.4 本章小结
第4章 油膜温度场数值计算和分析
4.1 轴承温度场仿真步骤
4.1.1 导入网格及环境设置
4.1.2 仿真条件的设置
4.1.3 求解计算
4.2 2000rpm下温度场仿真结果分析
4.2.1 油膜温度场的分布
4.2.2 油膜中线上的温度分布
4.3 不同转速下两种油腔的温度场
4.3.1 转速1000rpm下两种油腔的温度场
4.3.2 转速1500rpm下两种油腔的温度场
4.3.3 转速2500rpm下两种油腔的温度场
4.4 不同转速下油膜温度场的规律
4.5 本章小结
第5章 梯形油腔轴承油膜的其他性能分析
5.1 油膜厚度对油膜温升的影响
5.2 梯形油腔轴承主轴反向转动时的性能分析
5.3 不同供油压力对梯形油腔轴承油膜平均温度的影响
5.4 本章小结
总结与展望
1.总结
2.展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气层对织物热传递影响的模拟分析[J]. 张艺强,陈扬,范艳娟,杨允出. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]型腔结构对尾轴承力学性能影响的有限元分析[J]. 王建,王优强,王涛,范晓梦. 舰船科学技术. 2016(19)
[3]球磨机静压轴承中润滑油的温升研究[J]. 朱希玲. 上海工程技术大学学报. 2015(03)
[4]基于NACA 0018翼型的两种网格类型比较研究[J]. 丛伟,彭臣志,宋世平. 机械工程师. 2015(09)
[5]对化工原理三传类比教学方法的探讨[J]. 郭海燕,李凤华. 化工高等教育. 2014(05)
[6]液体静压、动静压技术在我国机床的发展历史及现况[J]. 丁振乾. 世界制造技术与装备市场. 2014(02)
[7]直驱转台双静压导轨油膜刚度与承载力研究[J]. 谢黎明,陈钦,靳岚,张彬. 机械设计与制造. 2014(03)
[8]FLUENT软件在油气储运工程领域的应用[J]. 金俊卿,郑云萍. 天然气与石油. 2013(02)
[9]四种油腔形状重型静压轴承承载性能理论分析[J]. 张艳芹,陈瑶,范立国,李锐. 哈尔滨理工大学学报. 2013(02)
[10]球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析[J]. 郝胜强,张新宇,吴士海,曹钟宇. 辽宁科技大学学报. 2012(02)
博士论文
[1]内外膜独立供油径推联合浮环轴承性能分析与实验研究[D]. 郭红.上海交通大学 2009
[2]重型静压推力轴承力学性能及油膜态数值模拟研究[D]. 于晓东.东北林业大学 2007
硕士论文
[1]基于代理模型的大型球磨机静压轴承结构优化[D]. 张凯.吉林大学 2016
[2]多分支母管参数化建模与一维三维耦合方法研究[D]. 夏彬.哈尔滨工程大学 2016
[3]基于PM流量控制器的磨床主轴静压轴承的研究[D]. 朱喜峰.湖南大学 2015
[4]油气两相流润滑静压油垫轴承承载机理研究[D]. 姚松亮.广东工业大学 2015
[5]大型球磨机静压轴承承载性能研究[D]. 李作鑫.吉林大学 2015
[6]静压轴承试验级设计及其性能分析优化[D]. 陈源.华中科技大学 2015
[7]机床主轴静压轴承刚度影响因素分析与结构优化[D]. 陈卉.上海交通大学 2015
[8]液体动静压轴承动力特性与油膜稳定性分析[D]. 林禄生.湖南大学 2014
[9]离心泵叶轮切割对泵性能及其蜗壳内部流场影响的数值研究[D]. 薛亚丽.兰州理工大学 2014
[10]声场微小流化床流动特性的实验研究与数值模拟[D]. 李志坤.青岛科技大学 2014
本文编号：3448816
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3448816.html
