本文關(guān)鍵詞：車輛傳動高速球軸承非等溫兩相流場及傳熱研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著車輛傳動裝置向著高功率密度的方向發(fā)展,軸承的轉(zhuǎn)速在不斷升高,相應(yīng)產(chǎn)生大量的熱,引起軸承溫升的增加,進而影響軸承的工作性能和使用壽命。因此,為了更合理的控制球軸承的溫升,我們需要對球軸承的非等溫兩相流動特性有更深入的了解。針對噴油潤滑高速球軸承非等溫兩相流動的問題,開展噴油潤滑球軸承非等溫兩相流動特性、參數(shù)影響規(guī)律和球軸承兩相流動試驗研究。本文首先建立了軸承內(nèi)腔兩相流場及包含軸、軸承座、軸承內(nèi)外圈、保持架及滾動體的固體區(qū)域的耦合傳熱模型,引入MRF方法解決了相對運動表面數(shù)值傳遞的問題,兩相流模型采用VOF模型,通過數(shù)值計算得到噴油潤滑下軸承的非等溫流動特性,并提出了一種簡化的軸承平均溫度的理論計算方法。軸承內(nèi)圈的溫度要高于外圈溫度,且內(nèi)圈溫度周向較為均勻,球軸承內(nèi)部流場及軸承外圈的溫度分布與油氣分布呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系,潤滑油含量越多的地方溫度越低,因而軸承內(nèi)部流場及軸承外圈的溫度周向分布并不均勻,在噴嘴附近軸承內(nèi)部流場的溫度最低,沿旋轉(zhuǎn)方向溫度逐漸增加,在旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)靠近噴嘴處溫度又有所下降。在球軸承耦合傳熱數(shù)值模型的基礎(chǔ)上,通過建立不同參數(shù)包括軸承工作轉(zhuǎn)速、噴油流量、噴嘴數(shù)目和噴油速度的傳熱模型,對各參數(shù)下的噴油潤滑球軸承的非等溫兩相流動特性展開深入研究,得到各參數(shù)的影響規(guī)律。軸承溫度會隨工作轉(zhuǎn)速的升高而升高,流場流動的平均速度和攪油扭矩同樣隨轉(zhuǎn)速增加而增加,內(nèi)部流場含油率最高的位置在噴嘴附近,但當轉(zhuǎn)速變化時,含油率最高的位置沿旋轉(zhuǎn)方向移動,當轉(zhuǎn)速增大時,軸承內(nèi)部油氣分布的不均勻程度減弱,外圈溫度更加均勻;軸承溫度隨潤滑油流量的增加而下降。外圈溫度隨噴油流量的變化相對內(nèi)圈溫度的變化不顯著;軸承的溫度隨噴嘴數(shù)目的增加而降低,多噴嘴噴油潤滑的球軸承內(nèi)部流場油氣分布在軸承周向上隨噴嘴數(shù)目的變化呈現(xiàn)周期性的分布規(guī)律,在每個分布周期內(nèi)油氣分布與單噴嘴時相似,因而外圈和流場的溫度分布呈現(xiàn)相似的規(guī)律,攪油扭矩同樣隨著噴嘴數(shù)目在上升;噴油速度越高,軸承的溫度也會越高。通過改變噴油速度并不能有效的改善含油率最低的位置的潤滑油含量。對軸承非等溫兩相流動特性影響參數(shù)的研究,為高速軸承的精確潤滑提供了參考依據(jù)。最后,本文借助于UMT摩擦機,進行改造安裝了試驗軸承及噴油潤滑系統(tǒng)。利用單反相機得到不同參數(shù)流場的流型,對數(shù)值計算進行了驗證。同時利用自帶扭矩傳感器測得軸承摩擦轉(zhuǎn)矩,并得到其隨各噴油參數(shù)及軸承工作轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：高速球軸承 兩相流動 流型 耦合傳熱 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 滾動軸承噴油潤滑研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 兩相流動研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 滾動軸承摩擦生熱研究16-17
• 1.2.4 滾動軸承傳熱研究17-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 噴油潤滑球軸承非等溫兩相流動特性研究20-46
• 2.1 球軸承流固耦合傳熱20-22
• 2.2 球軸承流固耦合傳熱數(shù)值模型22-31
• 2.2.1 控制方程22-24
• 2.2.2 兩相流模型24-25
• 2.2.3 湍流模型25-26
• 2.2.4 網(wǎng)格模型26-28
• 2.2.5 數(shù)值計算方法28
• 2.2.6 邊界條件設(shè)置28-30
• 2.2.7 收斂條件30-31
• 2.3 球軸承產(chǎn)熱31-33
• 2.4 球軸承流固耦合傳熱數(shù)值計算結(jié)果與分析33-44
• 2.4.1 球軸承流固區(qū)域溫度場分析33-40
• 2.4.2 球軸承兩相潤滑溫度估算40-44
• 2.5 本章小結(jié)44-46
• 第3章 噴油潤滑球軸承非等溫兩相流動特性的參數(shù)影響規(guī)律46-73
• 3.1 轉(zhuǎn)速對球軸承非等溫兩相流動特性的影響46-51
• 3.1.1 轉(zhuǎn)速對球軸承兩相流場的影響46-49
• 3.1.2 轉(zhuǎn)速對球軸承溫度場的影響49-51
• 3.2 噴油流量對球軸承非等溫兩相流動特性的影響51-55
• 3.2.1 噴油流量對球軸承兩相流場的影響51-54
• 3.2.2 噴油流量對球軸承溫度場的影響54-55
• 3.3 噴嘴數(shù)目對球軸承非等溫兩相流動特性的影響55-60
• 3.3.1 噴嘴數(shù)目對球軸承兩相流場的影響55-58
• 3.3.2 噴嘴數(shù)目對球軸承溫度場的影響58-60
• 3.4 噴油速度對球軸承非等溫兩相流動特性的影響60-64
• 3.4.1 噴油速度對球軸承兩相流場的影響60-62
• 3.4.2 噴油速度對球軸承溫度場的影響62-64
• 3.5 參數(shù)的靈敏度分析64-71
• 3.5.1 各參數(shù)對球軸承兩相流場的靈敏度分析64-69
• 3.5.2 各參數(shù)對球軸承溫度場的靈敏度分析69-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第4章 噴油潤滑球軸承兩相流動試驗73-85
• 4.1 噴油潤滑球軸承兩相流動試驗原理74-75
• 4.2 噴油潤滑球軸承兩相流動試驗設(shè)備75-78
• 4.3 試驗結(jié)果及分析78-83
• 4.3.1 兩相流動油氣分布78-81
• 4.3.2 球軸承摩擦力矩81-83
• 4.4 本章小結(jié)83-85
• 總結(jié)85-88
• 參考文獻88-92
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單92-93
• 致謝93-94

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