重型静压推力轴承型腔设计及仿真

发布时间：2023-04-01 11:52

　　重型静压推力轴承具有承载能力大、运行稳定可靠、摩擦阻力小、刚度高等优点而被广泛应用到重型设备上并成为核心部件,则其性能优劣直接影响到整个设备的加工精度和加工效率。随着研究的不断深入,学者们发现润滑问题严重影响重型静压推力轴承的使用寿命和可靠性。针对重型静压推力轴承高速重载下出现油膜破裂而导致的润滑失效问题,通过数值模拟重型静压推力轴承间隙流体的速度场、压力场和温度场来优化油腔形状和深度,对轴承油腔结构提出新的设计准则,从而提高重型静压推力轴承的旋转精度、运行效率和使用寿命。 对重型立式数控车床所广泛使用的静压推力轴承进行研究,依据计算流体力学、摩擦润滑理论和静压技术,建立了静压推力轴承间隙流体仿真的控制方程,采用有限体积法,利用FLUENT软件,选取分离式求解器,选用层流模型,定义润滑油属性,设置恒流入口、压力出口和壁面等边界条件,设置收敛判据,进行迭代计算,获得了不同油腔形状、不同油腔深度和不同转速下静压推力轴承间隙流体速度场、压力场和温度场。计算结果表明:油腔形状对速度场、压力场和温度场影响很大,速度分布均匀性由好到坏依次为扇形腔、椭圆形腔、矩形腔、工字形腔;动压由大到小依次为矩形...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
    1.3 本研究课题的来源
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 计算流体力学基本理论
    2.1 引言
    2.2 计算流体力学概述
        2.2.1 计算流体力学的产生及应用
        2.2.2 计算流体力学的特点
        2.2.3 计算流体力学基本控制方程
        2.2.4 质量守恒方程
        2.2.5 动量守恒方程
        2.2.6 能量守恒方程
        2.2.7 湍流的基本方程
        2.2.8 控制方程的离散
    2.3 本章小结
第3章 重型静压推力轴承型腔设计与建模
    3.1 引言
    3.2 液体静压推力轴承介绍
        3.2.1 液体静压推力轴承的工作原理
        3.2.2 液体静压推力轴承的结构特点
    3.3 静压推力轴承型腔结构设计
        3.3.1 油腔的形状
        3.3.2 油腔数目和布置
    3.4 数学模型的建立
        3.4.1 基本假设及计算条件
        3.4.2 控制方程
    3.5 本章小结
第4章 油腔形状对静压轴承油膜态影响数值模拟
    4.1 引言
    4.2 间隙流体数值模拟环境
        4.2.1 FLUENT 概述
        4.2.2 间隙流体网格生成和边界条件
        4.2.3 控制参数及迭代
    4.3 油腔形状对流场的影响计算
        4.3.1 油腔形状对速度场的影响计算
        4.3.2 油腔形状对压力场的影响计算
    4.4 油腔形状对温度场的影响计算
    4.5 本章小结
第5章 腔深和转速对扇形腔油膜态影响研究
    5.1 引言
    5.2 油腔深度对扇形腔轴承流场和温度场影响计算
        5.2.1 油腔深度对扇形腔轴承速度场的影响计算
        5.2.2 油腔深度对扇形腔轴承压力场的影响计算
        5.2.3 油腔深度对扇形腔轴承温度场的影响计算
    5.3 转速对扇形腔轴承压力场和温度场影响计算
        5.3.1 转速对扇形腔轴承压力场的影响计算
        5.3.2 转速对扇形腔轴承温度场的影响计算
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3777097