计入弹性变形的复合材料水润滑轴承润滑特性的研究

发布时间：2017-05-14 17:00

  本文关键词：计入弹性变形的复合材料水润滑轴承润滑特性的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们生态环保意识的逐渐提高,以水作为工作介质的滑动轴承越来越受到专家和学者的重视。水润滑替代油或脂润滑,既可以节省大量油料和贵重有色金属等战略资源,又能从根本上避免油泄露对水资源的污染,在船舶、水轮机、水泵、矿山机械和食品设备等有着广泛的应用前景。但是,一方面由于水的粘度较低,形成动压润滑时水膜膜厚较小。另一方面,水润滑滑动轴承材料一般为弹性模量较小的非金属材料,例如比较热门的复合材料,在外载荷的作用下轴承难免发生弹性变形,且变形量与动压形成的最小水膜膜厚为同一数量级,因此,水润滑轴承材料的变形对轴承动压润滑特性的影响不能忽略。本文基于CFD软件ANSYS CFX,对水润滑轴承3D流固耦合润滑模型进行求解。分别研究了计入轴承弹性变形下,轴承的材料参数(弹性模量、泊松比)、工况(转速、偏心率)、结构(长径比、间隙、轴承厚度以及导水槽结构形式和分布)对水润滑轴承润滑特性(水膜压强分布、水膜最大压强、水膜膜厚、轴承承载力、摩擦系数)的影响规律,并通过对比分析得出不同参数下轴承弹性变形对水润滑轴承润滑特性影响程度的大小。最后,针对一种高分子复合材料,通过试验测试得出该轴承的材料属性,为设计轴承提供基础。在设计轴承的过程中,为了计入轴承弹性变形,本文使用流固耦合方法对常用工况下的轴承结构进行设计。最终,课题组通过热固成型的方法制作了一个试验轴承,并通过水润滑轴承试验,发现这种方法设计出的轴承能够形成较好的动压润滑。
【关键词】：水润滑轴承 动压润滑 流固耦合 润滑特性 复合材料
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 选题背景及意义12-14
• 1.2 水润滑轴承的发展和应用14-16
• 1.3 水润滑轴承润滑特性研究现状16-18
• 1.4 水润滑轴承流固耦合研究现状18-19
• 1.5 本文主要研究内容19-22
• 第二章 水润滑轴承润滑特性研究的理论及仿真方法22-40
• 2.1 水润滑轴承承载机理22-23
• 2.2 水润滑轴承结构参数23-24
• 2.3 基本控制方程24-27
• 2.3.1 流体控制方程24-25
• 2.3.2 固体控制方程25-26
• 2.3.3 流固耦合方程26-27
• 2.3.4 空化方程27
• 2.4 水介质流动状态分析27-28
• 2.5 基于ANSYS CFX的水润滑轴承仿真28-38
• 2.5.1 ANSYS CFX的介绍28-30
• 2.5.2 边界条件及网格模型30-32
• 2.5.3 不计入变形的仿真分析32-34
• 2.5.4 计入变形的仿真分析34-38
• 2.6 本章小结38-40
• 第三章 轴瓦材料对水润滑轴承润滑特性的影响40-46
• 3.1 引言40
• 3.2 弹性模量对轴承润滑特性的影响40-43
• 3.3 泊松比对轴承润滑特性的影响43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 工况对水润滑轴承润滑特性的影响46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 转速对轴承润滑特性的影响46-52
• 4.3 偏心率对轴承润滑特性的影响52-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 结构对水润滑轴承润滑特性的影响60-80
• 5.1 引言60
• 5.2 结构参数对轴承润滑特性的影响60-66
• 5.2.1 长径比对轴承润滑特性的影响60-63
• 5.2.2 间隙对轴承润滑特性的影响63-64
• 5.2.3 轴瓦厚度对轴承润滑特性的影响64-66
• 5.3 导水槽对轴承润滑特性的影响66-78
• 5.3.1 导水槽轴承的水膜承载机理66-69
• 5.3.2 导水槽形状对轴承润滑特性的影响69-72
• 5.3.3 导水槽分布对轴承润滑特性的影响72-75
• 5.3.4 导水槽尺寸对轴承润滑特性的影响75-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第六章 复合材料水润滑轴承试验研究80-92
• 6.1 轴承材料属性试验80-86
• 6.1.1 试验目的80
• 6.1.2 轴承及试样制备80-82
• 6.1.3 基本材料属性参数测试82-83
• 6.1.4 混合润滑摩擦系数测试83-84
• 6.1.5 轴承结构优化设计84-86
• 6.2 轴承台架试验86-90
• 6.2.1 试验目的86
• 6.2.2 试验台简介86-88
• 6.2.3 试验测试方案88
• 6.2.4 试验结果分析88-90
• 6.3 本章小结90-92
• 第七章 总结与展望92-94
• 7.1 本文总结92-93
• 7.2 研究展望93-94
• 参考文献94-100
• 致谢100-102
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文102

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