本文關鍵詞：滾動軸承橢圓接觸區(qū)域流體動力潤滑機理研究

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【摘要】：滾動軸承最為重大裝備關鍵零部件,其良好的潤滑情況可以有效地延長機械設備的使用壽命,提高機械設備的精度與性能。本文的研究對象為B7008C高速角接觸滾動軸承,目標是研究微小接觸區(qū)域復雜流場的潤滑情況,為高速滾動軸承的潤滑行為提供理論基礎和參考依據(jù)。本研究通過用ANSYS CFX流體動力學分析軟件來模擬仿真滾動軸承的潤滑情況。本文共建立兩種潤滑劑流體模型,并賦予其非牛頓流體特性。根據(jù)不同的邊界條件,共對兩種模型進行十五個內(nèi)圈轉速不同的模擬。對模擬結果進行一些列的對比分析,最后對比分析了試驗現(xiàn)象與模擬結果。主要內(nèi)容包括:1、根據(jù)Hertz接觸應力公式和油膜厚度公式,在給定的載荷、轉速條件下,計算出B7008C軸承橢圓接觸區(qū)域的大小與最小油膜厚度,從而建立了B7008C軸承十八分之一的潤滑劑流體模型,即一個滾動體單元。2、由于橢圓接觸區(qū)域的中心的潤滑劑油膜厚度只有1?m,而自由表面的油膜厚度為0.3mm,所以潤滑劑模型的網(wǎng)格劃分是本研究的重點和難點。為保證計算精度,且又兼顧計算資源的經(jīng)濟性,本文采用了更加優(yōu)化的網(wǎng)格劃分方法:相交體影響局部細化與光滑過度膨脹層網(wǎng)格劃分方法的綜合應用。3、根據(jù)滾動體表面壓力分布的計算結果,將橢圓區(qū)域的長軸(a軸)和短軸(b軸)上各設置21個探測點來提取潤滑劑油膜壓力,并制作圖表。這樣更加簡潔明了地描述橢圓接觸區(qū)域內(nèi)的油膜壓力、密度和動力粘度的分布。最終得出在橢圓接觸區(qū)域的入口油膜壓力較大,而在橢圓接觸區(qū)域內(nèi)油膜壓力為負的結論。4、根據(jù)以上分析結果,將B7008C軸承潤滑模型的內(nèi)、外圈和滾動體的轉速邊界條件設置為:以內(nèi)圈轉速為標準,內(nèi)、外圈和滾動體的轉動均為純滾動。分別設置內(nèi)圈轉速為500rad/s到5000rad/s,每500rad/s做一個分析,共10個分析。經(jīng)對比分析不同轉速下橢圓接觸區(qū)域的油膜壓力分布與變化趨勢,得出以下結論:隨著內(nèi)圈轉速的增大,橢圓接觸區(qū)域入口的油膜壓力也有所增大,且油膜壓力的形狀分布趨勢大致相同。在橢圓接觸區(qū)域內(nèi),隨著內(nèi)圈轉速的增大,油膜壓力一直減小,且轉速越大油膜的負壓也越大,其油膜壓力的形狀分布趨勢也幾乎不變。5、建立消除溝槽特征的無溝槽潤滑劑流體模型,運用相同的網(wǎng)格劃分方法,編輯非牛頓流體特性,設置相同的邊界條件。將計算結果與B7008C軸承潤滑劑流體模型的分析結果進行對比,得出以下結論:兩種模型由于油膜形狀和厚度的不同,在接觸區(qū)域a軸和b軸的油膜壓力分布既有相似之處又有一定差別,其隨轉速的變化有相同的分布規(guī)律也有局部差異。6、對油膜厚度測量系統(tǒng)做了簡要介紹。通過實驗現(xiàn)象與模擬結果的對比,本文得到油滴流過接觸區(qū)域的油膜分布情況與連續(xù)潤滑油經(jīng)過接觸區(qū)域的質量流分布基本吻合的結論。
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.33

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本文編號：1168082