小型动静压主轴承载特性仿真与实验研究

发布时间：2017-09-15 03:05

  本文关键词：小型动静压主轴承载特性仿真与实验研究

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【摘要】：轴承是机床主轴的关键部件,直接决定主轴的效率和寿命,同时轴承对主轴的承载特性也起决定性作用。动静压主轴将动压效应与静压效应结合应用,构成了一种新型主轴,其具有转速高、启动力矩小、回转精度高等特点,对于提高我国机床产品的性能有着重要的作用。 我国当前所研究的动静压主轴轴径基本都大于60mm,对于轴径在25mm以下的小型动静压主轴研究基本还是空白,同时传统动静压轴承油腔形状为矩形。本文以轴径为25mmm的小型动静压主轴为基础,结合螺旋型油腔特点,使用计算机仿真与承载实验两种方法对主轴的承载特性进行研究。本文的主要研究工作和成果如下： (1)研究小型动静压主轴的工作原理,对小型动静压主轴系统进行受力分析,得出各轴承加载与轴承实际受力之间的关系,计算轴承的实际受力； (2)对小型动静压主轴进行三维建模,并通过计算机仿真,分析供油压力、偏心率、主轴转速对承载特性的影响； (3)设计和搭建了用于小型动静压主轴承载特性实验的加载装置与位移测量装置； (4)对于不同主轴转速、供油压力、径向加载下的主轴位移进行测量,研究主轴转速、供油压力、径向加载对主轴位移、刚度的影响,并与仿真结果比较。结果显示：供油压力、偏心率对主轴的承载特性影响明显；供油压力不足时,主轴转速对承载特性影响明显,供油压力充足或过大时,主轴转速对承载特性影响较小；在偏心率大于某个临界值时,刚度会急剧增大,本轴承临界值在0.7到0.8之间。 本文对具有螺旋型油腔的小型动静压主轴进行计算机仿真,并设计加载装置与测量装置进行承载实验。本文的研究结果对小型动静压主轴承载特性的研究与工程应用有一定的参考价值。
【关键词】：动静压主轴 仿真 承载特性 螺旋型油腔
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 课题研究的背景和意义11-12
• 1.3 动静压轴承简介12-14
• 1.4 国内外动静压轴承研究现状14-17
• 1.4.1 国外动静压轴承研究现状14-15
• 1.4.2 国内动静压轴承研究现状15-17
• 1.5 论文主要研究内容17-19
• 第2章 小型动静压主轴油膜流场理论研究19-35
• 2.1 流体润滑基本理论19-22
• 2.1.1 润滑油的物理性质19
• 2.1.2 层流与紊流19-20
• 2.1.3 流体流动的连续方程20-22
• 2.2 动静压轴承结构特点与工作原理22-25
• 2.2.1 动静压轴承22-24
• 2.2.2 动静压轴承分类24-25
• 2.2.3 动静压轴承的工作原理25
• 2.3 动静压轴承流场理论计算25-29
• 2.3.1 轴承间隙计算25-27
• 2.3.2 雷诺方程的边界条件27-28
• 2.3.3 承载力与偏位角计算28-29
• 2.4 螺旋型油腔流场结构与受力分析29-31
• 2.4.1 螺旋型油腔结构29-30
• 2.4.2 螺旋型油腔受力分析30-31
• 2.5 小型动静压主轴系统结构参数与受力分析31-33
• 2.5.1 主轴尺寸31-32
• 2.5.2 轴承受力分析32-33
• 2.6 本章小节33-35
• 第3章 小型动静压主轴承载特性计算机仿真35-51
• 3.1 WORKBENCH仿真平台概述35-36
• 3.2 流场建模与网格划分36-40
• 3.2.1 油膜流场建模36-38
• 3.2.2 网格划分与边界条件设定38-40
• 3.3 载荷施加与求解设置40-43
• 3.3.1 载荷施加40-42
• 3.3.2 求解设置42-43
• 3.4 计算机仿真结果分析43-47
• 3.4.1 流场压强44-45
• 3.4.2 流场速度45-47
• 3.4.3 流场承载力47
• 3.5 各参数对承载特性的影响47-49
• 3.5.1 主轴转速对承载特性的影响48
• 3.5.2 供油压力对承载特性的影响48-49
• 3.5.3 偏心率对承载特性的影响49
• 3.6 本章小节49-51
• 第4章 小型动静压主轴承载实验方案设计51-63
• 4.1 实验方案设计背景51-52
• 4.2 实验方案设计52-58
• 4.2.1 加载装置方案设计与选定52-55
• 4.2.2 位移测量装置方案选定55-58
• 4.3 总体实验方案与数据采集58-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 小型动静压主轴承载实验数据分析63-71
• 5.1 实验数据分析63-68
• 5.1.1 径向加载对承载特性的影响63-64
• 5.1.2 主轴转速对承载特性的影响64-66
• 5.1.3 供油压力对承载特性的影响66-67
• 5.1.4 偏心率对主轴刚度的影响67-68
• 5.2 仿真结果与实验结果比对分析68-70
• 5.2.1 主轴转速对承载特性的影响69
• 5.2.2 供油压力对承载特性的影响69-70
• 5.3 本章小节70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 附录 A73-74
• 附录 B74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果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：853918