微斜面式静压推力轴承动压性能研究

发布时间：2021-01-29 04:40

　　随着“中国制造2025”计划的提出,使得静压支承技术在可靠性、加工精度等方面的优越性被更多的应用到重型数控装备中,在航空航天、船舶制造等诸多领域其核心价值也显得更为重要。但由于支承轴承结构尺寸较大,重载下伴随着运行时较高的线速度,极易引起油膜变薄、承载力不足的润滑失效现象,进而影响加工精度和运行可靠性。因此,本文提出将原有静压轴承油垫设计成微斜面式,利用油垫楔形及较高的工作转速形成的动压来补偿轴承的静压损失,进而研究微斜面式静压推力轴承动压性能。本文首先基于流体力学、轴承结构、静、动压润滑理论建立了微斜面静压轴承油膜理论分析数学模型,利用Solidworks、ICEM-CFD三维软件,建立了轴承几何模型、润滑楔形油膜高质量结构化网格模型。其次,确定了所研究油膜的楔形参数及其相应取值范围,编译了轴承所用32号液压油粘温关系变化的UDF程序,利用FLUENT分别对七种载荷和六种较高转速工况下不同楔形高度的油膜进行变粘度流体仿真,得到了高速重载工况下油膜承载压力、速度、涡度、流量随楔形高度的变化情况及影响规律,并分析了该轴承静压失效原因,得出动压补偿的最佳楔形参数范围。最后,通过设计实验测试... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及目的意义
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 微斜面式静压推力轴承理论分析及数学模型
    2.1 引言
    2.2 微斜面式静压推力轴承结构
    2.3 微斜面式静压推力轴承动压形成机理
    2.4 微斜面式双矩形油垫腔内流量及静压承载能力
        2.4.1 微斜面式双矩形油腔入口流量
        2.4.2 双矩形腔静压推力轴承静压承载能力
    2.5 微斜面式双矩形腔动压承载能力
        2.5.1 动压收敛油楔压力计算方程
        2.5.2 微斜面式双矩形油垫动压承载能力计算方程
    2.6 本章小结
第3章 微斜面静压油膜网格模型及润滑参数确定
    3.1 引言
    3.2 微斜面式静压推力轴承润滑油膜仿真模型
        3.2.1 微斜面式静压油膜几何模型的生成
        3.2.2 微斜面式静压油膜网格的划分
    3.3 微斜面式静压推力轴承润滑基本假设及求解条件设定
        3.3.1 楔形油膜仿真基本假设
        3.3.2 微斜面式静压推力轴承润滑性能基本控制方程
        3.3.3 油膜仿真边界条件的设定及求解结果
    3.4 微斜面式静压推力轴承仿真计算参数
        3.4.1 一种工况下的参数计算
        3.4.2 不同入口流速下的理论参数计算
        3.4.3 不同转速下的动压承载能力理论计算
    3.5 本章小结
第4章 微斜面式静压油膜仿真模拟研究
    4.1 引言
    4.2 微斜面式静压推力轴承润滑油膜楔形尺寸特性
        4.2.1 楔形高度对油膜压力场的影响
        4.2.2 楔形高度对油膜速度场、涡度场的影响
    4.3 微斜面式静压推力轴承润滑油膜高速特性
        4.3.1 高转速对楔形油膜压力场的影响
        4.3.2 高转速对楔形油膜速度场、涡度场的影响
    4.4 微斜面式静压推力轴承润滑油膜重载特性
        4.4.1 重载荷对楔形油膜压力场的影响
        4.4.2 重载荷对楔形油膜速度场、涡度场的影响
    4.5 仿真模拟计算结果总结与分析
        4.5.1 不同楔形高度影响下数值计算结果分析
        4.5.2 不同转速影响下数值计算结果分析
    4.6 本章小结
第5章 微斜面式静压推力轴承实验研究
    5.1 引言
    5.2 微斜面静压推力轴承实验主要装置及测量设备
    5.3 微斜面静压推力轴承实验内容及方案
        5.3.1 实验内容
        5.3.2 实验方案规划
        5.3.3 实验数据处理与结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]水润滑螺旋阶梯腔动静压滑动轴承的优化分析[J]. 龙慎文,王优强,周亚博,魏聪.  机械传动. 2018(04)
[2]轴向槽动压滑动轴承非线性油膜力解析模型[J]. 张永芳,张伟,党超,李贤伟,李莎,吕延军.  摩擦学学报. 2018(02)
[3]涡轮泵流体静压轴承性能计算与试验研究[J]. 杜家磊,闫攀运,梁国柱.  北京航空航天大学学报. 2018(02)
[4]改进型流量误差反馈迭代法及其空气静压轴承应用[J]. 李雅哲,周凯.  清华大学学报(自然科学版). 2017(09)
[5]基于CFD的新型斜面推力滑动轴承承载性能分析[J]. 张文涛,马腾.  润滑与密封. 2017(09)
[6]深浅腔液体动静压轴承油膜承载特性分析[J]. 王攀,刘保国,冯伟,赵耿.  科技创新与生产力. 2017(09)
[7]球面螺旋槽动静压气体轴承的动态特性分析及稳定性预测[J]. 贾晨辉,庞焕杰,邱明.  航空动力学报. 2017(06)
[8]固定斜面瓦推力轴承变形分析[J]. 李永海,王秋红,赖锋,赵永安,刘豫垒.  哈尔滨理工大学学报. 2017(01)
[9]动静压轴承楔形曲面设计及加工方法的研究[J]. 董跃,李再参,郭祥福,师如华.  机电产品开发与创新. 2016(01)
[10]基于CFD的水润滑斜-平面瓦推力轴承承载能力分析[J]. 李正,蒋丹,尹忠慰,高庚员,张秀丽.  润滑与密封. 2015(02)

硕士论文
[1]新型动静压转台静动态特性分析[D]. 刘云鹏.山东大学 2017
[2]流体动压轴承的数值分析[D]. 马自强.东北大学 2009



本文编号：3006286