【摘要】：高速角接觸球軸承是高速電主軸等高速旋轉(zhuǎn)機械的常用支承件,高速運行過程中角接觸球軸承的滾動體、套圈、保持架之間的摩擦發(fā)熱引起的溫升,導致軸承發(fā)生較大變形,使運行不平穩(wěn)、效率降低,最終影響電主軸的性能。油氣潤滑是高速角接觸球軸承的常用冷卻潤滑方式,研究油氣潤滑二相流對軸承熱特性的影響,對提高角接觸球軸承的冷卻潤滑效率及其支承裝置的性能,具有重要的意義。本文以彈流潤滑理論、軸承運動學和熱力學等理論為基礎(chǔ),建立7006C角接觸球軸承流體域和固體域物理模型,應(yīng)用CFD方法和有限元法,對軸承油氣潤滑的熱特性進行了流固耦合數(shù)值分析,研究了潤滑參數(shù)和工況參數(shù)對軸承油氣潤滑特性和變形特性的影響。分析結(jié)果表明:1)軸承油氣潤滑入口和出口處油氣的馬赫數(shù)超過0.3,對軸承油氣潤滑流場進行數(shù)值模擬,若不考慮空氣的可壓縮性,軸承溫升的數(shù)值分析結(jié)果偏高,與實驗結(jié)果相比誤差較大;考慮空氣的可壓縮性,軸承溫升的數(shù)值分析結(jié)果與實驗結(jié)果相近,有一致的變化趨勢。2)軸承油氣潤滑流場入口、出口處流速較大,小球和保持架附近流速較小;小球間的區(qū)域會產(chǎn)生油氣渦旋;潤滑油主要分布在內(nèi)、外滾道表面和小球表面,保持架附近潤滑油分布較少;軸承腔內(nèi)部靜壓壓強隨供氣壓力增大而增大;徑向載荷和轉(zhuǎn)速的增大使軸承生熱量增加,軸承溫度升高,增加油氣入口數(shù)量和增大供氣壓力使油氣的對流換熱作用增強,軸承溫度降低;油氣入口采用對稱分布使軸承溫度場分布均勻。3)軸承內(nèi)、外套圈固體域內(nèi)的溫度場受油氣潤滑流場的溫度場影響,具有相似的分布規(guī)律,高溫區(qū)分布在小球與滾道接觸區(qū)附近,低溫區(qū)分布在入口附近;軸承摩擦產(chǎn)生的部分熱量通過套圈內(nèi)壁面沿壁面法線方向向外傳導、擴散,套圈固體域內(nèi)的溫度場呈放射狀分布。4)軸承套圈內(nèi)溫度較高處熱變形能較大,溫度較低處熱變形能小,軸承溫度升高使套圈熱變形能增加,熱應(yīng)變增大;增加油氣入口數(shù)量使空氣流量增加,軸承溫升降低,軸承套圈熱變形能減小,熱應(yīng)變減小;油氣入口采用軸對稱分布時,熱變形分量沿垂直對稱軸方向相互抵消,套圈總熱變形減小。軸承油氣潤滑流場和流場對軸承套圈熱變形的影響的研究,為研究軸承油氣潤滑提供了有效的方法,對軸承相關(guān)參數(shù)設(shè)計和優(yōu)化具有一定的參考價值。
【圖文】：

高速角接觸球軸承油氣潤滑二相流流固耦合熱特性分析8)潤滑膜沿厚度方向粘度不變；) 一般形式的雷諾方程體微團定義為與微分無限小含義相同的由大量流體質(zhì)點組成的質(zhì)點團，小，相對流體質(zhì)點足夠大，包含大量流體分子，能夠被看成是連續(xù)介質(zhì)V，，圖 2.1 是直角坐標系下運動的流體微團模型。

高速角接觸球軸承油氣潤滑二相流流固耦合熱特性分析環(huán)狀流的管壁上有一層液膜，中心為氣核，氣核中帶有因氣流撕裂管壁液膜小液滴，如圖 2.2(e)所示。(6) 彌散流當管道中的含氣量繼續(xù)增加到最大值時，中心氣柱直徑幾乎等于管道直徑，完全的霧化，管壁上的液相薄膜也將徹底消失，僅僅存在星星點點的隨機分中的液滴隨著氣柱的流動而流動，如圖 2.2(f)所示。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH117.2;TH133.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾群鋒;劉成;張進華;;高速軸承油氣潤滑系統(tǒng)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J];潤滑與密封;2015年03期

2 劉成;張進華;閆柯;翟強;曾群鋒;;噴嘴結(jié)構(gòu)對高速滾動軸承油氣潤滑兩相流特性的影響[J];潤滑與密封;2015年01期

3 王鈺德;;軸承套圈熱變形原因及應(yīng)對方法探析[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2014年32期

4 呂亞國;張美華;劉振俠;胡劍平;;航空發(fā)動機軸承腔油氣兩相流流動數(shù)值研究及驗證[J];航空動力學報;2014年11期

5 陳薄;陳國定;王濤;;軸承腔中均勻流體/壁面油膜分層流動分析[J];機械工程學報;2014年21期

6 孫啟國;周正輝;王躍飛;汪雄師;;油氣兩相流管道含油率及油膜波動速度實驗研究[J];潤滑與密封;2014年07期

7 孫恒超;陳國定;陳薄;;泛結(jié)構(gòu)條件下軸承腔油氣兩相流動的�；椒╗J];航空動力學報;2014年08期

8 翟強;朱永生;閆柯;王寧;劉成;王東峰;;高速角接觸軸承油氣潤滑兩相流動特性數(shù)值研究[J];西安交通大學學報;2014年06期

9 孫啟國;王瑩;王躍飛;周正輝;汪雄師;;基于ECT對油氣潤滑中油膜厚度的研究[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2014年03期

10 趙靜宇;劉振俠;胡劍平;呂亞國;;考慮油氣傳熱傳質(zhì)耦合的軸承腔內(nèi)壁油膜運動研究[J];推進技術(shù);2014年07期

相關(guān)會議論文 前1條

1 蔣書運;;高速滾動軸承油氣二相流潤滑試驗研究[A];2006全國摩擦學學術(shù)會議論文集（三）[C];2006年

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 孟杰;高速電主軸動力學分析與實驗研究[D];重慶大學;2008年

2 李強偉;油氣兩相流流量及相關(guān)參數(shù)測量研究[D];浙江大學;2007年

3 王微微;氣液兩相流參數(shù)檢測新方法研究[D];浙江大學;2006年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 陳功;油氣潤滑高速機械主軸軸承的溫度特性研究[D];南京航空航天大學;2016年

2 劉牧原;高速滾動軸承油氣潤滑實驗研究[D];青島理工大學;2015年

3 姚松亮;油氣兩相流潤滑靜壓油墊軸承承載機理研究[D];廣東工業(yè)大學;2015年

4 王躍飛;油氣環(huán)狀流流動和潤滑性能的實驗與仿真研究[D];北方工業(yè)大學;2014年

5 牛鵬;滾動軸承油氣兩相流潤滑特性研究[D];北方工業(yè)大學;2012年

6 張永鋒;油氣潤滑系統(tǒng)應(yīng)用理論與實驗研究[D];燕山大學;2011年

7 王斌;油氣兩相流流型的研究[D];浙江大學;2006年

8 吳建榮;油氣潤滑系統(tǒng)及其在熱軋平整機中應(yīng)用的研究[D];東北大學;2006年

9 王志坤;高速電主軸滾動軸承油氣兩相流潤滑試驗研究[D];東南大學;2005年

10 黃曉明;高速電主軸熱態(tài)特性的有限元分析[D];廣東工業(yè)大學;2003年

本文編號：2531978