油膜轴承磁流体润滑性能研究

发布时间：2017-09-22 02:37

  本文关键词：油膜轴承磁流体润滑性能研究

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【摘要】：随着装备行业对油膜轴承供求量的增加，对其各种性能不断提出新的挑战。为适应各相关行业对高速、重载、自动化、大型化和高产能的迫切需求，需要加快对油膜轴承的基础理论研究步伐，其中油膜轴承润滑理论的研究直接关系到油膜轴承的使用寿命。要保证油膜轴承的正常工作，必须保证润滑对象、润滑装置、润滑介质、润滑管理等有效工作。 磁流体润滑（Magnetic Fluids, MF）作为一种新型的润滑形式，为探索油膜轴承润滑性能的提高开拓了新的空间，对研究磁流体润滑油膜的承载能力，尤其是以润滑油作为基载液时更具实用意义。磁流体是由基载液、磁性颗粒和分散剂组成的液体，具有磁性和流动性特点，而影响磁流体润滑能力的因素很多，如工作载荷大小、外加磁场强度、纳米粒子大小及其浓度大小、摩擦副表面状态以及流体温升和环境温度等。本课题研究油膜轴承磁流体的润滑性能，以磁流体润滑油膜的承载能力为出发点，重点分析磁流体润滑油膜刚度与油膜粘度、油膜厚度、油膜压力、油膜温度、流体速度、磁场强度等之间的关系。 首先，阐述了磁流体润滑的研究状况以及本课题的主要研究内容。然后，介绍了油膜轴承的工作原理及润滑特点，为深入研究磁流体润滑性能的理论分析奠定了基础。接着，建立了油膜轴承磁流体润滑性能分析模型，根据磁流体的性质建立了研究所需的具体数学方程组，继而数值求解得到各润滑特性参数之间的关系。在理论模型的基础上，又采用ANSYS与CFX来分析处理模型，通过有限元模拟求解分析了磁流体润滑油膜的性能。最后，对理论模型进行了实验验证，研究得到了磁流体润滑相关参数之间的关系。依据理论模型和利用现有实验条件，设计了三组实验，分别是外加磁场的设计和测量实验、磁流体的配备实验、磁流体在不同工况条件下的粘度测量实验。此外，通过数据用关联度分析法和层次分析法计算了各磁流体润滑油膜特性参数对油膜刚度影响程度的权重。 研究结果表明：磁流体润滑油膜数值计算结果、仿真模拟结果和实验研究测试结果总体吻合；实验证实了对磁流体施加适当的磁场能够增大磁流体的粘度，并且磁流体的粘度与磁场强度的大小基本成正比。同时，通过实验验证了磁流体润滑油膜，尤其是通上电流（施加外磁场时）时，确实可以增大油膜轴承的承载能力，并能在一定程度上降低温升对油膜粘度的负面影响。
【关键词】：油膜轴承 磁流体 润滑 粘度 电磁场
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117.2;TH133.3
【目录】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 磁流体的组成11-12
• 1.2 磁流体发展简史12-13
• 1.3 磁流体润滑的特点13
• 1.4 磁流体在轴承上的应用13-16
• 1.5 论文主要研究内容16-17
• 1.6 本章小结17-19
• 第二章 油膜轴承的润滑机理19-29
• 2.1 油膜轴承润滑理论现状19
• 2.2 油膜轴承及其工作原理19-21
• 2.3 油膜轴承的润滑特点21-22
• 2.4 油膜轴承润滑数学模型22-27
• 2.4.1 油膜轴承承载能力23-24
• 2.4.2 油膜轴承润滑基本方程24-27
• 2.5 油膜轴承磁流体润滑的应用研究27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 磁流体润滑性能的理论分析29-57
• 3.1 磁流体润滑基本理论29-31
• 3.2 磁流体润滑数学模型的建立31-35
• 3.3 磁流体润滑模型的求解35-36
• 3.4 磁流体润滑特性参数分析36-40
• 3.4.1 基载液的粘-温/压方程36-37
• 3.4.2 油膜温度与转速的关系37-38
• 3.4.3 磁场强度与磁流体润滑油膜粘度关系的推导38-40
• 3.5 粘度的控制策略40-54
• 3.6 本章小结54-57
• 第四章 油膜轴承磁流体润滑有限元模拟57-83
• 4.1 油膜轴承磁流体润滑外加磁场模拟57-61
• 4.2 油膜轴承磁流体润滑建模61-65
• 4.2.1 油膜几何模型的建立62-63
• 4.2.2 有限元模型的建立63-65
• 4.3 磁流体润滑模型求解与后处理65-73
• 4.3.1 磁流体润滑模型前处理方法65-66
• 4.3.2 磁流体润滑油膜无磁场前处理与求解66-69
• 4.3.3 磁流体无磁场后处理69-70
• 4.3.4 磁流体润滑油膜有磁场模型前处理与求解70-72
• 4.3.5 磁流体有磁场后处理72-73
• 4.4 磁流体润滑油膜特性参数分析73-74
• 4.5 润滑性能参数分析结果74-81
• 4.6 本章小结81-83
• 第五章 实验设计与结果分析83-101
• 5.1 实验目的与原理83
• 5.2 外加磁场的设计83-91
• 5.3 磁流体的制备91-94
• 5.4 磁流体粘度测量94-99
• 5.5 本章小结99-101
• 第六章 结论和展望101-103
• 一、结论101
• 二、展望101-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-109
• 硕士期间发表论文及参加科研情况109-110
• 个人简况及联系方式110-111

【参考文献】

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本文编号：898335