油水两相润滑对轧机油膜轴承弹流润滑的影响研究

发布时间：2017-08-18 17:16

  本文关键词：油水两相润滑对轧机油膜轴承弹流润滑的影响研究

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【摘要】：轧机油膜轴承在工作过程中常常面临着高速重载、冲击振动等恶劣工况,造成轴承润滑系统的密封性能失效,这样极易导致外界的冷却水介入到润滑油中而形成油水两相流润滑。本文研究了油水两相润滑下轧机油膜轴承的弹流润滑问题,分别研究了等温弹流润滑问题、考虑热效应和考虑表面波纹度的热弹流问题、考虑时变效应的热弹流问题和考虑表面织构热弹流问题,依次研究了油膜进水及不同含水量对润滑性能的影响。首先,建立了油水两相流体润滑模型和轧机油膜轴承的弹流几何模型,研究了轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析了流体润滑膜的压力、膜厚随含水量、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系,对比了油包水型和水包油型两种油水混合液的润滑性能。其次,利用考虑热效应的Reynolds方程建立了油水两相弹流润滑模型,对比了三种常用衬套材料45#钢、巴氏合金和Al2O3陶瓷对轧机油膜轴承润滑性能的影响,结合轧机油膜轴承的特殊工况讨论了不同含水量、主轴转速和轧制力下的油水混合液的润滑特性。然后,考虑了表面波纹度这一因素,建立了含有表面波纹的接触区弹流模型,利用多重网格法及Fortran程序对轧机油膜轴承的润滑性能进行了数值计算,主要研究了不同波纹度幅值、波长和含水量对润滑性能的影响。而后,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立了油水两相流的弹流润滑模型,分析了轧机油膜轴承在润滑油介入水后对其润滑的瞬态影响,并讨论了不同初始条件下的瞬态润滑特性。最后,从表面缺陷的角度建立了含有表面织构的接触区弹流润滑模型,研究了表面织构对轴承润滑性能的影响,分析了流体润滑膜的压力、膜厚随不同形状的表面织构、矩形织构的不同深度、含水量、轧制力和主轴转速的变化关系。
【关键词】：油水两相 轧机油膜轴承 弹流润滑 表面波纹度 表面织构
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题背景及意义13-15
• 1.1.1 课题的研究背景13-14
• 1.1.2 课题的研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 线接触弹流润滑的研究15-16
• 1.2.2 轧机油膜轴承的研究16-18
• 1.2.3 油水两相润滑的研究18-22
• 1.3 本文的主要研究内容22-23
• 第2章 油水两相流润滑轧机油膜轴承的等温弹流润滑分析23-33
• 2.1 几何及数学模型23-24
• 2.1.1 轧机油膜轴承的几何模型23-24
• 2.1.2 油水两相流的数学模型24
• 2.2 弹流润滑方程24-25
• 2.2.1 Reynolds方程24
• 2.2.2 膜厚方程24
• 2.2.3 密压关系24-25
• 2.2.4 粘压关系25
• 2.2.5 载荷方程及边界条件25
• 2.3 方程的无量纲化25-26
• 2.3.1 无量纲Reynolds方程25
• 2.3.2 无量纲膜厚方程25-26
• 2.3.3 无量纲密压方程26
• 2.3.4 无量纲粘压方程26
• 2.3.5 无量纲载荷方程26
• 2.4 无量纲方程的离散化26-28
• 2.4.1 离散无量纲Reynolds方程26-27
• 2.4.2 离散无量纲膜厚方程27
• 2.4.3 离散无量纲载荷方程27-28
• 2.5 数值方法28
• 2.6 结果及分析28-32
• 2.6.1 油膜进水对压力膜厚的影响29
• 2.6.2 不同滑滚比对压力膜厚的影响29-30
• 2.6.3 不同轴径间隙对压力膜厚的影响30
• 2.6.4 主轴转速对压力膜厚的影响30-31
• 2.6.5 轧制力对压力膜厚的影响31-32
• 2.7 结论32-33
• 第3章 油水两相流对轧机油膜轴承的热弹流润滑的影响33-45
• 3.1 数学方程34-35
• 3.1.1 Reynolds方程34
• 3.1.2 黏压黏温方程34
• 3.1.3 密压密温方程34-35
• 3.1.4 温度控制方程35
• 3.2 温度场的求解35-38
• 3.3 结果及分析38-43
• 3.3.1 等温与热条件下的压力膜厚对比39
• 3.3.2 不同衬套材料对弹流润滑的影响39-40
• 3.3.3 介入水后不同衬套材料下的润滑性能分析40-41
• 3.3.4 不同含水率对弹流润滑的影响41-42
• 3.3.5 主轴转速对弹流润滑的影响42
• 3.3.6 轧制力对弹流润滑的影响42-43
• 3.4 结论43-45
• 第4章 表面波纹度对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响45-51
• 4.1 弹流润滑方程45-46
• 4.1.1 考虑表面波纹度的膜厚方程46
• 4.2 方程的无量纲化46-47
• 4.2.1 无量纲化的波纹度函数46-47
• 4.2.2 膜厚度的无量纲方程47
• 4.3 结果分析47-50
• 4.3.1 表面波纹度对润滑性能的影响47-48
• 4.3.2 波纹度幅值对润滑性能的影响48
• 4.3.3 波纹度波长对润滑性能的影响48-49
• 4.3.4 含水量对润滑性能的影响49-50
• 4.4 结论50-51
• 第5章 润滑油水污染对轧机油膜轴承瞬态热弹流润滑的影响51-59
• 5.1 弹流润滑的数学方程51-52
• 5.1.1 Reynolds方程51-52
• 5.1.2 压力边界条件52
• 5.1.3 膜厚方程52
• 5.2 方程的无量纲化52-53
• 5.2.1 无量纲化的Reynolds方程53
• 5.2.2 无量纲化的压力边界条件53
• 5.2.3 无量纲化的膜厚方程53
• 5.3 结果分析53-57
• 5.3.1 时变对压力膜厚的影响53-55
• 5.3.2 水污染对润滑特性的影响55-56
• 5.3.3 初始转速对压力膜厚的影响56-57
• 5.3.4 初始轧制力对压力膜厚的影响57
• 5.4 结论57-59
• 第6章 表面织构对油水两相流体润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响59-65
• 6.1 表面织构几何模型59-60
• 6.2 弹流润滑方程60-61
• 6.2.1 表面织构函数60
• 6.2.2 膜厚方程60-61
• 6.3 结果分析61-64
• 6.3.1 不同形状的表面织构对弹流润滑的影响61-62
• 6.3.2 不同深度的矩形织构对弹流润滑的影响62
• 6.3.3 不同含水量对弹流润滑的影响62-63
• 6.3.4 不同轧制力和主轴转速对弹流润滑的影响63-64
• 6.4 结论64-65
• 结束语65-69
• 参考文献69-77
• 攻读硕士期间完成的学术论文及专利77-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：695766