水润滑橡胶轴承润滑特性的数值模拟及试验研究

发布时间：2017-05-01 23:01

  本文关键词：水润滑橡胶轴承润滑特性的数值模拟及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水润滑橡胶轴承具有无污染、减震性好、结构紧凑等优点，被广泛应用于船舶、水轮机等设备上。但是水润滑橡胶轴承单位承载能力较低，在一些重载场合，轴承的长度就要设计的较长，这样一方面加剧了轴承的磨损，另一方面也对轴线对中提出更高要求。因此，为了使水润滑橡胶轴承适合在大比压的工况下工作，研制具有较高承载能力的新型轴承成为了水润滑橡胶轴承的一个重要研究方向。开展大比压水润滑橡胶轴承润滑特性的研究，弄清轴承在大比压工况下的润滑特点，可以为水润滑橡胶轴承的优化设计和新型号的研制提供必要的理论和试验依据。 论文以水润滑橡胶轴承为研究对象，开展了以下几个方面的研究工作： 1、通过对水润滑橡胶轴承的国内外研究现状的分析，比较了国内外学者在水润滑橡胶轴承的研究中所采用的各种数值计算方法，确定从计算流体动力学角度出发，采用流固耦合算法对水润滑轴承的润滑特性进行研究。 2、建立了水润滑橡胶轴承的流固耦合数学模型，利用CFX软件的流固耦合求解功能，对25种不同工况组合下的水润滑橡胶轴承的润滑特性进行了数值模拟。计算求得了轴承的水膜压力、流场特征、水膜厚度、承载能力和摩擦系数等静特性参数在不同工况下的变化规律和趋势，并对结果进行了分析。 3、将水润滑橡胶轴承的流固耦合数值模拟方法与正交试验思想相结合，通过正交表共建立了16组流固耦合计算模型，研究了水润滑橡胶轴承的重要结构参数对轴承承载能力的影响，对轴承的结构参数进行了优化分析。 4、在自行设计的水润滑橡胶轴承试验台上，对比压0.2MPa—1.0MPa工况下轴承的润滑性能进行了试验研究，，超过了目前标准中不大于0.3MPa的要求，共进行78种不同工况组合的试验，得到了轴承的摩擦系数随水温、载荷、线速度的变化规律。所得结果对重载工况下的轴承设计具有一定参考价值。
【关键词】：水润滑 橡胶轴承 数值模拟 试验研究 流固耦合
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 水润滑轴承概述10-13
• 1.2.1 水润滑技术介绍10
• 1.2.2 水润滑轴承的结构10-11
• 1.2.3 水润滑轴承的材料11-13
• 1.3 水润滑橡胶轴承的国内外研究现状13-15
• 1.4 论文完成的主要工作15-16
• 第2章 水润滑橡胶轴承润滑理论研究16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 流体求解数学模型16-21
• 2.2.1 控制方程16-18
• 2.2.2 空穴模型18-20
• 2.2.3 流动模型20-21
• 2.3 流固耦合模型的建立21-22
• 2.4 水润滑橡胶轴承润滑特性参数计算22-24
• 2.4.1 水膜厚度计算23-24
• 2.4.2 承载能力及偏位角计算24
• 2.4.3 摩擦系数计算24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 水润滑橡胶轴承的润滑性能分析25-43
• 3.1 引言25
• 3.2 水润滑橡胶轴承的工作过程25-27
• 3.3 基于 ANSYS 和 CFX 的流固耦合计算27-30
• 3.3.1 耦合面上的数据交换27-29
• 3.3.2 耦合面独立网格划分29-30
• 3.3.3 CFX 流固耦合求解流程30
• 3.4 水润滑橡胶轴承的几何模型和网格划分30-33
• 3.5 计算模型的基本假设及边界条件33
• 3.6 计算结果及分析33-42
• 3.6.1 水膜压力变化34-36
• 3.6.2 流场速度分布36-38
• 3.6.3 水膜厚度分布38-39
• 3.6.4 承载能力及偏位角39-40
• 3.6.5 摩擦系数40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 水润滑橡胶轴承的结构优化分析43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 正交法的基本思想43-44
• 4.3 水润滑橡胶轴承正交计算方案的设计44-46
• 4.4 计算结果及分析46-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 水润滑橡胶轴承润滑特性的试验研究50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 试验设备50-55
• 5.2.1 水润滑橡胶轴承试验台50-54
• 5.2.2 试验轴承及参数54-55
• 5.3 试验内容55-56
• 5.4 试验结果及分析56-63
• 5.4.1 载荷对轴承性能的影响56-58
• 5.4.2 转速对轴承性能的影响58-60
• 5.4.3 供水温度对润滑性能的影响60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 段海涛;水润滑轴承数值仿真及其材料摩擦学性能研究[D];机械科学研究总院;2011年

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本文编号：339773