磁流体轴承润滑特性研究

发布时间：2017-09-06 11:49

  本文关键词：磁流体轴承润滑特性研究

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【摘要】：列车牵引电机运行速度高、动载荷大、使用环境恶劣,对电机轴承提出了苛刻的运行要求。统计结果表明,轴承损坏是电机最主要的早期故障模式。因此,提高电机轴承高速条件下的承载能力和可靠性是铁路工程师关注的关键问题之一。由于磁流体轴承可以利用磁流体在磁场下的粘度变化有效提高轴承的承载能力,并改善其润滑性能。因而,近年来逐渐引起了学者们的兴趣和关注。本文针对磁流体轴承最关键的润滑特性问题展开研究,分析了磁场、温度场、流场及轴承参数对轴承的润滑区域特性与承载特性的影响,初步建立了磁流体轴承润滑特性的物理和数学模型。 本文在系统研究铁磁流体动力学和滑动轴承润滑理论的基础上,将膜厚度方程、粘度方程、承载力方程、Reynolds方程相结合,初步的建立了磁流体轴承的数学模型,并在考虑外加磁场强度影响的情况下,对磁流体粘度方程进行了修正,得到了磁流体粘温、粘压等特性,设计了磁流体轴承的励磁系统,求解了轴承内部磁场分布,得到保证粘度所需的最小磁场强度；在此基础上,运用有限差分法和基于无限宽轴承压力函数的解析法,得到了磁流体轴承润滑膜的压力分布、承载力分布、轴承偏位角等稳态特性参数；最后,基于流固耦合原理对磁流体轴承润滑区进行了温度场以及流场的仿真计算,引入空化模型,模拟分析了不同偏心率情况下轴承系统的温度场分布以及润滑膜压力分布,为后续的产品设计与优化提供了初步的理论支撑。
【关键词】：磁流体轴承 润滑特性 温度场 气穴 CFD
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 磁流体概述10-14
• 1.1.1 磁流体的组成及特性10-11
• 1.1.2 磁流体的工程应用与发展11-13
• 1.1.3 磁流体润滑的特点与研究进展13-14
• 1.2 磁流体轴承技术14-18
• 1.2.1 磁流体轴承的原理及特点15-16
• 1.2.2 磁流体轴承的研究进展16-18
• 1.3 课题研究的背景与意义18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-22
• 2 磁流体轴承的润滑机理及数学建模22-34
• 2.1 滑动轴承的润滑机理22-25
• 2.1.1 润滑膜的形成原理22-23
• 2.1.2 流体动压润滑轴承的工作原理23-25
• 2.2 Reynolds方程的推导25-30
• 2.2.1 磁流体动压润滑的Reynolds方程假设条件25-26
• 2.2.2 径向滑动轴承Reynolds方程的推导26-29
• 2.2.3 杨金福润滑膜压力计算解析模型29-30
• 2.3 滑动轴承润滑的基本方程30-32
• 2.3.1 膜厚度方程30
• 2.3.2 粘度方程30-31
• 2.3.3 承载力方程31-32
• 2.3.4 无限宽轴承的Reynolds方程32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 磁流体轴承的磁场分析34-52
• 3.1 磁流体润滑膜粘度特性的计算与分析34-44
• 3.1.1 磁流体润滑膜的粘温、粘压特性34-35
• 3.1.2 磁流体润滑膜的粘度-转速特性35-36
• 3.1.3 外加磁场下磁流体润滑膜的粘度特性36-44
• 3.2 磁流体轴承磁场分布的有限元仿真44-50
• 3.2.1 外磁场设计44-46
• 3.2.2 有限元模型的建立46-47
• 3.2.3 静态场仿真结果与分析47-49
• 3.2.4 瞬态场仿真结果与分析49-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 磁流体轴承的承载力分析52-62
• 4.1 稳定工况下磁流体轴承轴心位置的确定52-53
• 4.2 润滑膜压力分布数值计算方法53-56
• 4.3 润滑膜压力分布解析计算方法56-58
• 4.4 不同轴承参数下,润滑膜压力和承载力分布规律58-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 磁流体轴承的温度场和流场分析62-77
• 5.1 磁流体轴承的温度场分析62-69
• 5.1.1 磁流体轴承换热机理62-63
• 5.1.2 流动状态的判断63
• 5.1.3 有限元模型的建立63-65
• 5.1.4 边界条件的施加65
• 5.1.5 磁流体轴承热特性的CFD仿真65-66
• 5.1.6 偏心率对润滑膜温度的影响66-68
• 5.1.7 转速对润滑膜温度的影响68-69
• 5.2 磁流体轴承的流场分析69-76
• 5.2.1 不考虑空化的润滑膜压力分析69-70
• 5.2.2 空化边界条件70-72
• 5.2.3 加入空化模型的润滑膜压力和温升分析72-74
• 5.2.4 偏心率对润滑膜压强的影响74-76
• 5.3 本章小结76-77
• 6 结论与展望77-80
• 参考文献80-83
• 作者简历83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：802966