本文關(guān)鍵詞：磁流體潤滑油膜的數(shù)值求解與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：油膜軸承在軋機(jī)設(shè)備中素有軋鋼機(jī)械的“心臟”之稱。與滾動軸承相比,油膜軸承具有承載能力大、壽命長、速度范圍寬、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但隨著現(xiàn)代社會對軋機(jī)的高效、大型、重載、經(jīng)濟(jì)性的要求,對其旋轉(zhuǎn)部件——油膜軸承,提出了新的、更高的要求。在理想狀態(tài)下軋輥與軸承之間完全由潤滑介質(zhì)隔開,在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于軋制力的增大和油膜溫度的升高造成軋輥與軸承之間的接觸摩擦、磨損,甚至引起軸承的失效。本課題引入磁流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)潤滑油對油膜軸承進(jìn)行潤滑,通過施加磁場作用于磁流體提高磁流體的粘度,保證油膜的完整性和穩(wěn)定性,增強(qiáng)軸承的承載能力,防止軸承與軋輥之間的摩擦、磨損,提高軸承的使用壽命和軋件的質(zhì)量。本文基于流體潤滑理論、電磁學(xué)理論和磁流體動力學(xué)理論,完善了磁流體潤滑油膜軸承的數(shù)學(xué)模型,并對磁流體潤滑的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行無量綱化和離散。利用Microsoft Visual Studio平臺,運(yùn)用Fortran語言針對磁流體潤滑數(shù)學(xué)模型編譯相應(yīng)的程序,對離散的磁流體軸承潤滑模型進(jìn)行數(shù)值求解。定量獲得在磁場、流場和溫度場作用下的磁流體油膜軸承的潤滑性能。下面將本文主要研究內(nèi)容簡述如下:首先,建立磁流體潤滑油膜軸承的數(shù)學(xué)模型,包括與油膜溫度、油膜壓力和外加磁場強(qiáng)度有關(guān)的粘度方程、Reynolds方程、能量方程及與潤滑性能參數(shù)有關(guān)方程。其次,對磁流體潤滑的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行無量綱化并運(yùn)用有限差分法對其進(jìn)行離散。實(shí)驗(yàn)研究纏繞螺線管線圈的軸承內(nèi)部的磁場強(qiáng)度分布規(guī)律及傳統(tǒng)潤滑油和磁流體的粘度與油膜溫度和外加磁場強(qiáng)度的關(guān)系。最后,依據(jù)磁流體潤滑油膜軸承的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用Fortran語言編程求解傳統(tǒng)潤滑油和有無磁場作用下的磁流體潤滑油膜軸承的潤滑性能,獲得不同條件下的無量綱油膜壓力、油膜溫度和油膜厚度分布。
【關(guān)鍵詞】：磁流體 油膜軸承 潤滑 數(shù)值求解 粘度 磁場強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG333;TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 磁流體概述10-11
• 1.2 本文研究目的與意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-14
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 磁流體潤滑油膜軸承的數(shù)學(xué)模型16-38
• 2.1 油膜軸承潤滑理論16-26
• 2.1.1 膜厚方程16-19
• 2.1.2 粘溫—粘壓方程19-20
• 2.1.3 密度方程20
• 2.1.4 連續(xù)性方程20-21
• 2.1.5 雷諾方程21-22
• 2.1.6 能量守恒方程22-23
• 2.1.7 邊界條件23-24
• 2.1.8 其他潤滑性能參數(shù)24-26
• 2.2 電磁學(xué)基本方程26-29
• 2.2.1 磁場中的Gauss定理26-27
• 2.2.2 磁場中的Ampere環(huán)路定理27-28
• 2.2.3 有限長通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度28-29
• 2.3 磁流體油膜軸承潤滑理論29-37
• 2.3.1 磁流體動力學(xué)方程30-32
• 2.3.2 磁流體的粘度方程32-34
• 2.3.3 雷諾方程34-35
• 2.3.4 能量方程35
• 2.3.5 固體熱傳導(dǎo)方程35-36
• 2.3.6 邊界條件36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 數(shù)學(xué)模型的無量綱化及差分格式38-48
• 3.1 數(shù)學(xué)模型的無量綱化38-42
• 3.1.1 膜厚方程的無量綱化38
• 3.1.2 粘度方程和密度方程的無量綱化38
• 3.1.3 Reynolds方程的無量綱化38-39
• 3.1.4 能量方程的無量綱化39-41
• 3.1.5 固體熱傳導(dǎo)方程的無量綱化41
• 3.1.6 邊界條件的無量綱化41-42
• 3.1.7 承載力無量綱化42
• 3.2 數(shù)學(xué)模型的差分格式42-47
• 3.2.1 Reynolds方程的差分格式43-46
• 3.2.2 能量方程的差分格式46
• 3.2.3 固體熱傳導(dǎo)方程的差分格式46-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 磁流體油膜軸承外加磁場的設(shè)計及磁流體粘度測量實(shí)驗(yàn)48-56
• 4.1 磁流體油膜軸承外加磁場的設(shè)計48-53
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)測量纏繞通電螺線管襯套的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布49-52
• 4.1.2 軸承的磁化電流52-53
• 4.2 磁流體粘度的測量實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 磁流體潤滑油膜的數(shù)值求解56-72
• 5.1 數(shù)值求解過程中相關(guān)參數(shù)56-57
• 5.2 數(shù)值求解計算流程圖57-60
• 5.3 油膜軸承外加磁場的數(shù)值求解60-63
• 5.3.1 多層螺線管線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度60-61
• 5.3.2 纏繞螺線管線圈的油膜軸承內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度61
• 5.3.3 襯套楔形間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布61-63
• 5.4 潤滑模型的數(shù)值求解63-67
• 5.4.1 傳統(tǒng)潤滑油潤滑軸承時的數(shù)值求解63-64
• 5.4.2 無磁場作用時磁流體潤滑數(shù)值求解64-66
• 5.4.3 有磁場作用時磁流體潤滑數(shù)值求解66-67
• 5.5 數(shù)值求解結(jié)果對比分析67-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 碩士期間發(fā)表論文及參加科研情況80-81

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本文編號：282180