水润滑轴承水膜压力损失机理研究

发布时间：2021-06-27 05:59

　　针对已有水膜压力无线传感测试方法中由于设置L型管道从而导致传递过程中水膜压力的损失问题,采用数值分析法建立了水润滑轴承系统管道压力损失数学模型,用ANSYS软件建立了物理模型,通过仿真分析了压力损失机理,并对试验结果进行了校正与分析。结果表明:管道入口处润滑水的流量越高,水膜压力损失越大;轴转速越高,局部压力损失越大;管道越长,L型管道直管段压力损失越大,在动态工况下管道的压力损失与能耗比静态工况下的大。 

【文章来源】：轴承. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水润滑轴承试验台与供水结构示意图

转轴结构示意图如图2所示,6个径向导流孔沿轴向等间距分布(R1～R6为水膜压力测点),在轴的右端轴肩处有6个与径向导流孔相通的轴向导流孔(A1～A6为传感器安装点),轴向导流孔在周向上均匀分布,与径向导流孔相互贯通,水膜压力通过导流孔传递至右侧传感器,进行进一步测试。6个管道长度依次为35,110,185,260,335,410 mm。由图2可以看出,由于L型管道的存在,水膜在管道中传递时压力必然受到影响,而试验过程中水膜压力传感器处测得的压力值与真实压力值也会存在一定差异。故文中采用理论计算方法建立了L型管道压力损失数学模型,用CFD软件计算流体动力学模块,建立管道物理模型,并对轴的旋转速度、管道中液体流量、管道尺寸,动态和静态等因素与压力损失变化关系进行分析。由于试验管道中液体本身的物理属性,如黏度、温度、比热容等对管道压力损失的影响较小,因此数值模拟时这些因素忽略不计。水润滑轴承系统管道压力损失机理研究方法如下:1)建立管道的数学模型;2)建立管道的物理模型;3)对模型进行网格划分,设置边界条件,并选择流体计算的相关算法;4)进行初始化并设置相关变量,设置相关输出控制属性,在迭代开始后对水润滑轴承系统管道各参数进行监测,并分析压力损失相关机理。

水润滑橡胶轴承系统转轴物理模型如图3所示,建模时忽略了圆角、倒角等结构,对转轴中管道计算域进行创建。为了提高计算速度及精度,对单管道(管道6)进行网格划分时采用六面体单元网格,整体计算域采用四面体非结构网格进行划分(图4),单管道网格节点数为552 883,单元数为578 048;转轴经布尔运算以后,计算流体域网格节点数为110 536,单元数为562 531。经检测,所有网格质量均在0.7以上。由于水在轴承系统中流动时的温度变化小,故不考虑温度对水润滑轴承系统压力损失的影响。主要参数设置如下:环境温度25 ℃,水的饱和蒸汽压力3 169 Pa,水密度ρ1=998 kg/m3,黏度μ=8.90×10-7 m2/s,动力黏度0.001 Pa·s,水泵所提供的最大压力0.6 MPa。图4 单管道(管道6)网格划分

【参考文献】：
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本文编号：3252282