基于轴承动压润滑原理的BTA钻杆设计及其自定心、自纠偏机理研究

发布时间：2020-06-26 01:56

【摘要】：设计一种BTA(Boringand Trepanning Assoeiation)钻杆,在现有圆柱形钻杆的外圆表面设置楔形体,包括固定楔形体和移动楔形体。并研究其根据流体作用力的自定心、自纠偏的机理,提高了所加工深孔的直线度和位置精度。固定楔形体置于钻头与钻杆之间,通过油膜压力产生自定心力和自纠偏力辅助钻头的自导向。固定楔形体与工件不直接接触,楔形空间所产生的支撑力减小了工件的形变量,避免了加工硬度不同的工件所达到的直线度不同的弊病。在进给力的作用下,细长的钻杆在中间位置的弯曲程度最大。移动楔形体作为移动支撑点始终保持在加工深度的中间位置,最大程度地降低了钻杆的弯曲程度,从而降低了钻杆的偏心。楔形体产生的油膜压力像三爪卡盘一样将钻杆稳定在正确位置,实现自定心的功能。将处于正确位置的刀具系统建立数学模型,根据几何关系推导出第一个楔形空间的油膜厚度表达式,通过数值积分的方法对油膜压力的表达式进行积分,最终求出第一个油楔产生的油膜压力(自定心力)的大小,通过计算得出自定心力随圆弧凸起半径的变化规律和自定心力随楔形偏心距变化的规律,可以根据需要的自定心力的大小,参考变化规律来选取圆弧凸起的半径和楔形偏心距的大小。钻杆发生偏斜后油膜压力的合力形成纠偏力把刀具推向正确位置,实现自纠偏的功能。对发生偏斜后的刀具系统建立数学模型,推导出发生偏斜后三个油楔各自的油膜厚度表达式,计算出每个油楔在偏斜相反方向上的油膜压力的分力,进而求出总的纠偏力。计算多组数据得出纠偏力随偏位角的变化规律和纠偏力随偏心距变化规律。利用Fluent软件对楔形体的油膜进行流体仿真,对计算结果进行验证。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG52
【图文】：

图 4.5 油膜压力随楔形偏心距变化加动力粘度、加工转速、楔形体长度的大小，给定另外一组数据如表 4.6加工深孔半径、第一个圆弧凸起的起始角、第一个圆弧凸起的终止角、第心角、钻杆直径不变。

图 4.6 油膜压力随第二组楔形偏心距变化改变圆弧凸起的半径值计算第一个油楔的油膜压力用数值计算方法，利用表 4.2 所示的公共参数。给定楔形偏心距为 =2.9

【参考文献】

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本文编号：2729652