主軸是旋轉機械系統(tǒng)的重要部件,其運動精度直接影響系統(tǒng)使用性能,于是主軸的核心部件——軸承就顯得至關重要。因此,探索和提升軸承的運動精密度和性能需求對研究精密加工具有重要的價值。在機械加工設備的運轉過程中,軸承同時受到軸向載荷和徑向載荷的作用,尤其對于液體靜壓止推軸承,軸向載荷更為突出,加之在加工過程中因誤差的存在,軸承的端面不同程度的存在尺寸誤差,工作狀態(tài)中的軸向振動以及溫升等原因,決定了止推軸承在工作狀態(tài)會不可避免的產(chǎn)生軸向跳動,從而產(chǎn)生端面波動現(xiàn)象,嚴重影響著加工的精密度。因此,研究端面波動產(chǎn)生的影響,顯得尤為重要。針對液體靜壓止推軸承的端面波動問題,本文從占主導地位的基頻諧波跳動入手,將其納入封油面間隙變化方程,通過對端面波動影響下的構建止推軸承建模,模擬封油面間隙變化情況,選用有限差分計算極坐標系下Reynolds方程,獲得封油面上的壓力分布,分析討論了端面基波的周期、幅值和相位以及油膜厚度、靜壓腔個數(shù)對靜壓止推軸承特性的影響。具體工作內(nèi)容如下:(1)對端面波動作用下的止推軸承進行了建模,確立了其結構參數(shù),推導了含有離心慣性力項在內(nèi)的柱型坐標系Reynolds方程,根據(jù)止推軸承的模型推算了端面波動下的油膜厚度表達式。(2)對端面波影響下的液體靜壓止推軸承模型進行了數(shù)值分析計算,綜合考慮Reynolds方程和流量里連續(xù)方程,采用有限差分法,對其進行離散求解,推導了止推軸承封面面壓力分布和靜壓腔壓力的數(shù)學表達式,以有限差分編寫MATLAB程序對其求解計算。(3)推導出了靜壓推力軸承的靜態(tài)特性的一系列求解公式,提出了動壓比例系數(shù)的概念并對其計算方法進行了說明和推導。采用自行編制的有限差分法,對端面波動參數(shù)和工作參數(shù)進行變換,分析了不同轉速、油膜厚度、靜壓腔數(shù)量和端面波動周期、曲面幅值、靜壓腔相位角等參數(shù)相互影響下的靜態(tài)特性變化情況。(4)推導出了非定常運動Reynolds方程以及止推軸承的剛度和阻尼計算公式,分析了端面波動參數(shù)對剛度及阻尼系數(shù)的影響,得到了不同轉速、油膜厚度、靜壓腔數(shù)量以及端面波動周期、曲面幅值、靜壓腔相位角等參數(shù)相互影響下的的剛度阻尼變化圖,分析了其變化規(guī)律。本文分析了端面波動影響對液體靜壓止推軸承性能的影響,對精密機械加工有一定的參考價值。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH133.36
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
本文涉及的符號說明
第1章 緒論
    1.1 課題研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 表面粗糙度對軸承性能影響研究
        1.2.2 誤差對軸承性能影響研究
        1.2.3 離心力和慣性流對軸承性能影響研究
        1.2.4 滑動軸承靜動態(tài)性能研究
        1.2.5 滑動軸承計算方法研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容與研究方法
第2章 端面波動影響下的液體靜壓止推軸承建模
    2.1 端面波動影響下的液體靜壓止推軸承結構模型
    2.2 端面波動影響下的液體靜壓止推軸承結構參數(shù)
    2.3 Reynolds方程的推導及其邊界條件
        2.3.1 Reynolds方程的推導
        2.3.2 邊界條件
    2.4 軸承間隙函數(shù)
    2.5 本章小結
第3章 端面波動影響下的液體靜壓止推軸承數(shù)值解析
    3.1 Reynolds方程的差分計算
        3.1.1 差商的推導
        3.1.2 超松弛迭代法
        3.1.3 收斂準則
    3.2 流量平衡方程及差分計算
    3.3 迭代計算流程圖
    3.4 本章小結
第4章 端面波動影響下液體靜壓止推軸承靜態(tài)特性分析
    4.1 承載力計算
    4.2 摩擦力矩計算
    4.3 摩擦功率計算
    4.4 溫升計算
    4.5 動壓比例系數(shù)計算
    4.6 計算結果及分析
        4.6.1 壓力分布
        4.6.2 端面波動周期對靜態(tài)特性的影響
        4.6.3 端面波動幅值對靜態(tài)特性的影響
        4.6.4 油膜厚度對靜態(tài)特性的影響
        4.6.5 端面波動相位角對靜態(tài)特性的影響
        4.6.6 油腔個數(shù)對對靜態(tài)特性的影響
    4.7 本章小結
第5章 端面波動影響下液體靜壓止推軸承動態(tài)特性分析
    5.1 非定常運動的Reynolds方程
    5.2 動態(tài)特性系數(shù)的計算
    5.3 動態(tài)特性系數(shù)的求解
    5.4 計算結果及分析
        5.4.1 端面波動周期對動態(tài)特性的影響
        5.4.2 端面波動幅值對動態(tài)特性的影響
        5.4.3 油膜厚度對動態(tài)特性的影響
        5.4.4 端面波動相位角對動態(tài)特性的影響
        5.4.5 油腔個數(shù)對對動態(tài)特性的影響
    5.5 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
學位論文評閱及答辯情況表

【參考文獻】

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1 吳卓;董永樂;;計入表面粗糙度的滑動軸承油膜壓力分析[J];礦山機械;2014年05期

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4 郭勝安;侯志泉;熊萬里;林厚波;;基于CFD的深淺腔液體動靜壓軸承承載特性研究[J];制造技術與機床;2012年09期

5 王鎮(zhèn)江;徐武彬;陳其兵;李冰;張宏獻;;制造誤差對滑動軸承轉子系統(tǒng)剛度和阻尼的影響[J];制造業(yè)自動化;2012年13期

6 江桂云;王勇勤;嚴興春;王慶;;油膜軸承動靜壓混合效應的分析[J];機械設計;2010年07期

7 盧黎明;;機床靜壓推力滑動軸承的動態(tài)特性分析[J];機床與液壓;2008年04期

8 孟心齋,楊建璽,孟昭焱;液體靜壓支承動態(tài)性能新表達式探索與實驗驗證[J];中國工程科學;2003年03期

9 李忠,袁小陽,馬鴻飛;大型推力軸承幾何參數(shù)對潤滑性能的影響[J];潤滑與密封;1999年05期

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本文編號：2846505