气液润滑喷嘴的CAE分析研究

发布时间：2020-11-03 15:46

　　 有效的润滑可减少材料的摩擦磨损，提高机器的使用寿命与效率，给工业带来极大经济效益。目前工业应用中有很多方式的润滑系统，油气润滑由于其无与伦比的优越性，在工业中应用日益增多。喷嘴是润滑系统的关键部件之一，它的性能优劣将直接影响系统的润滑作用。 本文对油气润滑系统的喷嘴进行了研究与分析，应用公理设计原理和方法构造出油气润滑喷嘴的设计矩阵，对影响喷嘴作用效果的重要参数进行了深入讨论，并对所研究的油气润滑喷嘴进行了CAE分析。论文的主要内容有： 1)借鉴前人的研究成果，介绍了油气润滑系统在工程中的应用现状。系统研究了油气润滑油膜的形成机理，尝试应用油气润滑时，高速滚动轴承润滑膜厚度的计算，它比单相润滑时的油膜厚度大26％。 2)介绍了气液双相流体的基本概念。利用油气润滑的形成原理，得出润滑系统管道和喷嘴中的气液双相流体均为环状液体。 3)基于公理设计方法，并结合油气润滑喷嘴设计的相关资料，确定了油气润滑喷嘴的功能需求和设计参数，并依此建立出无耦合的设计矩阵，得到部分特征参数。讨论了特征参数变化对设计参数的作用。 4)阐述了有限元方法的基本原理，利用该方法建立了喷嘴中流体的数值分析方程。利用ANSYS分析了喷嘴特征参数(直径、长径比、收缩角)对流体流动状态的影响，通过数值分析，得到与公理设计相似的结果，验证了公理设计方法的正确。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TP391.7;TH117.2
【部分图文】：

山钢铁股份有限公司一炼钢1400板坯连铸机〔‘〕所有轴承采用油气润滑直接经济效益可能超过1000万元。攀钢〔5，热轧平整机自2003年10月投产以来，运行稳定，没有出现轴承烧毁的现象。图1一1是一典型的油气润滑系统。图1一1油气润滑系统实物示例

气液两相流的流型(或流态):气液两相在管道中流动时因压力、流量、流动方向、管道几何特性、工质物性等的不同，能形成各种不同的流型。竖管中最常见的流型(见图2一1)有:细小气泡散布于液相中的气泡状流型;管中心为气弹及壁附近为连续液膜的气弹状流型;管中心为夹带细小液滴的气核和壁附近为连续液膜的环状流型;气相中含细小液滴和壁附近无连续液膜的雾状流型。不同的流型有不同的流体动力学和传热传质规律。声一止谈︸刘然︸阳户合·浴产附”笋了袂_庸巍哀_霭川黔荟滋一嗜、卜殉耐产嘴减少尹气泡状气弹状环状雾状图2一1竖管中的常见气液两相流流型由以上环状流的定义，流型示意图和油气润滑的产生机理，一般认为油气润滑是环状流型。在应用数学上对管内气液两相流进行研究时，主要有两种流动模型:一种是均相流动，即气液两相介质均匀混合、流速相同、处于热平衡状态的流动。可按一种均匀混合介质的流动写出基本方程，只是流动参数，物性参数是两相混合物的。另一种是分相流动，即气液两相介质的流动参数不同，在分界面上存在祸合条件的流动。对于分相流动，可按两相介质的流动写出各自的基本方程。同时写出它们在分界面上的祸合条件，联立求解;也可将它们各自的基本方程按祸合条件合并

3，5，6，4a，6，8，9，10运行程序可得喷嘴得ANSYS分析模型。采用映射网格划分方法，可得图5一2:图5一2.己划分网格的喷嘴分析模型ANSYS映射网格划分的条件是:对于面，必须是三角形或四边形，对于体，必须是四面体、五面体或六面体。此外还要考虑划分数的匹配问题，对于四边形而言必须满足对边划分数相等的条件。其实ansyS不仅可以对三角形和四边形执行映射网格划分，对任意多边形原则上(划分数匹配)都可以执行影射网格划分，这些方法包括:面的切割、线的合并等，这些方法也可以用在体的映射网格划分上。从图4一2可以看出映射网格划分的十分规则，这对最终的计算结果的收敛和精度都有利。5，2.5喷嘴内的气液两相流由油气润滑系统工作的原理知道
【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 牛鹏;孙启国;吕洪波;;基于Fluent的油气两相射流仿真分析[J];机械制造与自动化;2013年02期

相关硕士学位论文 前3条

1 张永锋;油气润滑系统应用理论与实验研究[D];燕山大学;2011年

2 李志宏;油气润滑水平管内环状流流动特性研究[D];北方工业大学;2012年

3 牛鹏;滚动轴承油气两相流润滑特性研究[D];北方工业大学;2012年

本文编号：2868776