静压轴承试验级设计及其性能分析优化

发布时间：2017-09-20 00:09

  本文关键词：静压轴承试验级设计及其性能分析优化

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【摘要】：流体静压支承系统是制造设备的重要基础部件,随着制造装备向重型、超重型和精密、超精密方向发展,制造业对高性能的静压支承系统的需求越来越强烈。本文的目的是设计并制造一个液体静压轴承试验平台,在这个静压试验台设计制造过程中,通过对静压轴承油膜进行仿真,分析油膜厚度、进油参数、轴承转速等参数对轴承载荷、出油流量、发热等性能参数的影响,为静压轴承的设计工作提供有价值的优化意见,同时对后面的实验性研究具有指导意义。首先,针对静压试验台的设计需求,依据功能将静压试验台总体分为轴承、传感器、数据采集显示以及动力加载四个部分来设计。在静压试验台的前期方案基础之上,本文主要对轴承部分进行详细分析,进而通过仿真手段分析轴承的各项性能特征。基于轴承内流场的特点,对其进行简化,并用流体静力学的理论做关于流量的计算推导。在模型简化基础上,采用分块逼近的方式建立轴承内流场的有限元结构化网格模型,并对网格质量进行控制。在这些基础上,针对轴承的温升问题进行了详细的仿真分析,主要以转速和设计油膜厚度作为变量,分析了影响温升的主要因素以及各因素的权重,得到是轴承温升受转速影响最大,相对转速来说设计油膜厚度的影响很小的结论。这样,可以近似认为在相同转速下的温升情况相同,从而将温升引起的变粘度条件引入到压力速度场的仿真中。最后依据压力速度场的仿真数据,主要针对轴承的液压油流量、转动阻力以及承载能力这三个重要的性能参数各自的影响因素进行了详细的分析,最终优化了前期试验台方案中不确定的项目,完成了试验台的安装工作。
【关键词】：静压轴承 有限元 承载力 流量 油膜厚度 性能分析 优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题来源8
• 1.2 研究背景和意义8-9
• 1.3 有限元基本方法9-11
• 1.4 有限元方法在静压轴承研究中的应用11-15
• 1.5 论文研究内容和组织结构15-16
• 2 静压轴承试验台总体方案设计16-25
• 2.1 轴承设计性能要求16
• 2.2 试验台动力及加载部分设计16-19
• 2.3 测试及数据采集系统设计19-21
• 2.4 轴承设计21-23
• 2.5 静压轴承试验台总体方案23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 试验台轴承理论分析及建模25-37
• 3.1 静压试验台研究问题25-26
• 3.2 基于流体静力学的理论分析26-31
• 3.3 有限元模型的建立方法31-35
• 3.4 模型质量的检查35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 试验台轴承温升特性分析37-49
• 4.1 轴承温度场仿真37-39
• 4.2 温度场仿真结果分析39-43
• 4.3 引入变粘度条件的分组仿真设计43-45
• 4.4 仿真及结果提取45-47
• 4.5 本章小结47-49
• 5 试验台轴承性能分析及试验台优化49-72
• 5.1 对轴承流量影响因素的分析49-55
• 5.2 对轴承阻力矩影响因素的分析55-58
• 5.3 对轴承承载力影响因素的分析58-63
• 5.4 仿真方法验证63-67
• 5.5 基于分析结果的静压试验台设计优化67-71
• 5.6 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-80
• 附录 攻读学位期间所取得的研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 马文琦,姜继海,曹健,赵克定;基于变粘度和油流惯性条件下静压滑环间隙流场特性的研究[J];机械工程学报;2001年07期

2 丁叙生;以主轴系统刚度与总功耗之比值为目标函数的液体静压轴承优化设计方法[J];南昌航空工业学院学报;2000年03期

3 齐乃明,刘暾,谭久彬;自主式静压气体轴承实现无穷刚度的条件分析[J];南京理工大学学报;2001年02期

4 孙爽,孟兆晶,王健民;薄膜反馈节流液体静压轴承模糊优化设计[J];天津轻工业学院学报;2002年03期

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本文编号：884727