本文關(guān)鍵詞：精密重載液體動壓軸承的優(yōu)化設(shè)計及其靜態(tài)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液體動壓軸承廣泛應(yīng)用于機(jī)床的主軸系統(tǒng)中,起著定位和支撐的作用,與滾動軸承相比,具有承載能力大、整體尺寸小、摩擦功耗低、耐沖擊性能好、抗擊振動性強(qiáng)、旋轉(zhuǎn)精度高等顯著特點(diǎn)。隨著機(jī)床向高速化和精密化的方向發(fā)展,對液體動壓滑動軸承也提出了更高的要求,在保證軸承所需承載能力的情況下,要控制軸承溫升在合理范圍內(nèi),并且盡量減少潤滑油流量以減少浪費(fèi)。由于影響液體動壓滑動軸承特性的因素眾多,且軸承工作過程比較復(fù)雜,所以分析各因素對軸承特性的影響作用規(guī)律不僅有利于分析液體動壓滑動軸承的工作特性,而且為軸承的優(yōu)化設(shè)計提供有力依據(jù)。本文根據(jù)流體動力學(xué)的基本方程,針對滑動軸承的實際工況條件,選用能夠更好解決旋轉(zhuǎn)機(jī)械流體問題的RNG k-ε湍流模型,通過有限體積法對各控制方程的積分形式進(jìn)行離散,建立滑動軸承的理論仿真模型。針對精密重載工況條件,通過對常用的幾種軸瓦構(gòu)型進(jìn)行對比分析,選擇在上軸瓦開180度周向供油槽的軸瓦形式。根據(jù)建立的軸承仿真模型,建立了滑動軸承油膜的三維模型,經(jīng)過網(wǎng)格劃分處理,并設(shè)置合理的邊界條件,采用計算流體力學(xué)軟件fluent進(jìn)行計算求解,分別分析了軸承半徑間隙、主軸轉(zhuǎn)速、軸承供油壓力、軸承供油溫度,以及潤滑油粘度等因素對軸承特性的影響作用規(guī)律。采用哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的ZDY-1型滑動軸承實驗臺進(jìn)行實驗研究,在相同載荷條件下,測得不同轉(zhuǎn)速下軸承內(nèi)的油膜壓力分布,通過對比相同條件下的仿真結(jié)果與實驗結(jié)果,驗證仿真模型的可靠性。論述了滑動軸承在穩(wěn)態(tài)工作情況下油膜發(fā)散區(qū)產(chǎn)生空穴現(xiàn)象的原因,并且分析了各因素對空穴分布區(qū)域的影響作用規(guī)律,最后選用半Sommerfeld邊界條件對軸承空穴進(jìn)行處理。針對滑動軸承在正常工作情況下的復(fù)雜換熱過程,比較現(xiàn)有的潤滑油粘溫模型,選用與本文所選潤滑油特性最接近的Slotte模型,通過與定常模型相比較,分析潤滑油熱效應(yīng)對軸承性能的影響。根據(jù)各因素對液體動壓滑動軸承特性的影響作用規(guī)律,通過加入承載力條件,溫升條件等,同時考慮潤滑油的熱效應(yīng),采用遺傳算法對軸承各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,從而得到滿足條件的最優(yōu)方案。
【關(guān)鍵詞】：滑動軸承 潤滑性能 計算流體力學(xué) 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 滑動軸承發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 流體潤滑理論研究發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 滑動軸承結(jié)構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 滑動軸承空穴機(jī)理及實驗研究發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.4 軸承潤滑油熱效應(yīng)研究發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.2.5 滑動軸承特性研究發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題研究內(nèi)容17-18
• 第2章 液體動壓滑動軸承流場建模與仿真18-30
• 2.1 流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)18-21
• 2.1.1 流體動力學(xué)基本方程及湍流模型18-20
• 2.1.2 控制方程的離散20-21
• 2.2 精密重載工況下液體動壓滑動軸承的設(shè)計21-23
• 2.2.1 軸瓦構(gòu)型對比分析21-23
• 2.2.2 軸承基本參數(shù)23
• 2.3 液體動壓滑動軸承的仿真模型23-27
• 2.3.1 油膜網(wǎng)格劃分24-25
• 2.3.2 SIMPLE耦合算法25-26
• 2.3.3 仿真邊界條件設(shè)置26-27
• 2.4 軸瓦構(gòu)型選擇27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 液體動壓滑動軸承特性分析30-50
• 3.1 液體動壓滑動軸承靜態(tài)特性分析30-36
• 3.1.1 半徑間隙對軸承特性影響30-31
• 3.1.2 轉(zhuǎn)速對軸承特性的影響31-33
• 3.1.3 供油壓力對軸承特性的影響33-34
• 3.1.4 供油溫度對軸承特性的影響34-35
• 3.1.5 潤滑油粘度對軸承特性的影響35-36
• 3.2 液體動壓滑動軸承空穴特性分析36-45
• 3.2.1 空穴現(xiàn)象的形成過程36-37
• 3.2.2 不同因素對軸承空穴分布的影響規(guī)律37-42
• 3.2.3 空穴的理論分析42-45
• 3.3 潤滑油粘溫特性分析45-48
• 3.3.1 軸承內(nèi)部的換熱過程45-46
• 3.3.2 粘溫模型46-47
• 3.3.3 粘溫特性對軸承性能的影響47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 液體動壓滑動軸承的優(yōu)化設(shè)計50-58
• 4.1 液體動壓滑動軸承優(yōu)化模型50-55
• 4.1.1 設(shè)計變量50-54
• 4.1.2 目標(biāo)函數(shù)54
• 4.1.3 約束條件54-55
• 4.2 優(yōu)化算法55-56
• 4.3 基于遺傳算法的液體動壓滑動軸承的優(yōu)化設(shè)計56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 液體動壓滑動軸承實驗研究58-64
• 5.1 液體動壓滑動軸承實驗臺系統(tǒng)58-60
• 5.1.1 實驗臺整體結(jié)構(gòu)58-59
• 5.1.2 實驗臺工作原理59-60
• 5.2 實驗方案設(shè)計60-62
• 5.3 實驗結(jié)果處理與誤差分析62-63
• 5.3.1 實驗結(jié)果處理62-63
• 5.3.2 實驗誤差分析63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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  本文關(guān)鍵詞：精密重載液體動壓軸承的優(yōu)化設(shè)計及其靜態(tài)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：283626