基于FLUENT的梯形油腔靜壓軸承設(shè)計(jì)及溫度場研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-21 10:40
靜壓軸承具有摩擦力小、承載能力大、穩(wěn)定可靠性高、吸震性能好、回轉(zhuǎn)精度高等特點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)得到人們的普遍關(guān)注和重視,被廣泛應(yīng)用于精密加工機(jī)械及高速、高精度設(shè)備的主軸。隨著現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展,相應(yīng)的對靜壓軸承的性能提出越來越高的要求。油膜溫升主要由于主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)潤滑油發(fā)生相互剪切作用,從而產(chǎn)生大量的熱。油膜溫升不僅會(huì)直接降低液壓油的粘度,影響油膜承載能力,而且溫升嚴(yán)重會(huì)引起零件的熱變形,導(dǎo)致軸和軸瓦接觸,從而影響軸承正常工作,甚至發(fā)生事故。因此,解決溫升問題對確保靜壓軸承性能、延長軸承使用壽命至關(guān)重要。許多學(xué)者也一直致力于研究降低油膜溫升這一難題。鑒于此,本文以液體靜壓軸承為研究對象,針對其普遍存在的油膜溫升問題,設(shè)計(jì)出了一種新型的梯形油腔結(jié)構(gòu)軸承,然后采用數(shù)值模擬方法對新結(jié)構(gòu)軸承和原來結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析對比,證明梯形油腔軸承具有明顯的降低油膜溫升的作用,之后對梯形油腔軸承做了其它性能的分析。本文主要的研究內(nèi)容如下:第一章:概述了液體靜壓軸承研究背景及意義,介紹了它的幾種典型結(jié)構(gòu),分析了靜壓軸承的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章:詳細(xì)闡述了靜壓軸承的工作原理,分析了靜壓軸承油膜的承載力及溫升特性,并推導(dǎo)出...
【文章來源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:66 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.1.1 課題研究的背景
1.1.2 靜壓軸承的幾種典型結(jié)構(gòu)
1.1.3 靜壓軸承的研究意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 靜壓軸承的性能分析及數(shù)學(xué)模型的建立
2.1 靜壓軸承的介紹
2.1.1 靜壓軸承的工作原理
2.1.2 靜壓軸承的優(yōu)缺點(diǎn)
2.2 靜壓軸承的性能分析
2.2.1 靜壓軸承的壓力和承載力分析
2.2.2 靜壓軸承的生熱及溫升方程
2.3 計(jì)算流體力學(xué)和基本控制方程
2.3.1 計(jì)算流體力學(xué)概述
2.3.2 流體力學(xué)的控制方程
2.4 基本假設(shè)
2.5 本章小結(jié)
第3章 靜壓軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和網(wǎng)格劃分
3.1 靜壓軸承模型的建立
3.2 FLUENT軟件介紹
3.2.1 FLUENT概述
3.2.2 FLUENT的求解
3.2.3 求解離散方程算法簡介
3.3 流體模型的網(wǎng)格劃分
3.3.1 ICEM概述
3.3.2 網(wǎng)格劃分
3.3.3 網(wǎng)格質(zhì)量的檢查
3.4 本章小結(jié)
第4章 油膜溫度場數(shù)值計(jì)算和分析
4.1 軸承溫度場仿真步驟
4.1.1 導(dǎo)入網(wǎng)格及環(huán)境設(shè)置
4.1.2 仿真條件的設(shè)置
4.1.3 求解計(jì)算
4.2 2000rpm下溫度場仿真結(jié)果分析
4.2.1 油膜溫度場的分布
4.2.2 油膜中線上的溫度分布
4.3 不同轉(zhuǎn)速下兩種油腔的溫度場
4.3.1 轉(zhuǎn)速1000rpm下兩種油腔的溫度場
4.3.2 轉(zhuǎn)速1500rpm下兩種油腔的溫度場
4.3.3 轉(zhuǎn)速2500rpm下兩種油腔的溫度場
4.4 不同轉(zhuǎn)速下油膜溫度場的規(guī)律
4.5 本章小結(jié)
第5章 梯形油腔軸承油膜的其他性能分析
5.1 油膜厚度對油膜溫升的影響
5.2 梯形油腔軸承主軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的性能分析
5.3 不同供油壓力對梯形油腔軸承油膜平均溫度的影響
5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
1.總結(jié)
2.展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]空氣層對織物熱傳遞影響的模擬分析[J]. 張藝強(qiáng),陳揚(yáng),范艷娟,楊允出. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(05)
[2]型腔結(jié)構(gòu)對尾軸承力學(xué)性能影響的有限元分析[J]. 王建,王優(yōu)強(qiáng),王濤,范曉夢. 艦船科學(xué)技術(shù). 2016(19)
[3]球磨機(jī)靜壓軸承中潤滑油的溫升研究[J]. 朱希玲. 上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[4]基于NACA 0018翼型的兩種網(wǎng)格類型比較研究[J]. 叢偉,彭臣志,宋世平. 機(jī)械工程師. 2015(09)
[5]對化工原理三傳類比教學(xué)方法的探討[J]. 郭海燕,李鳳華. 化工高等教育. 2014(05)
[6]液體靜壓、動(dòng)靜壓技術(shù)在我國機(jī)床的發(fā)展歷史及現(xiàn)況[J]. 丁振乾. 世界制造技術(shù)與裝備市場. 2014(02)
[7]直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)雙靜壓導(dǎo)軌油膜剛度與承載力研究[J]. 謝黎明,陳欽,靳嵐,張彬. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2014(03)
[8]FLUENT軟件在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 金俊卿,鄭云萍. 天然氣與石油. 2013(02)
[9]四種油腔形狀重型靜壓軸承承載性能理論分析[J]. 張艷芹,陳瑤,范立國,李銳. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[10]球磨機(jī)靜壓軸承油膜溫度場數(shù)值模擬與分析[J]. 郝勝強(qiáng),張新宇,吳士海,曹鐘宇. 遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
博士論文
[1]內(nèi)外膜獨(dú)立供油徑推聯(lián)合浮環(huán)軸承性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭紅.上海交通大學(xué) 2009
[2]重型靜壓推力軸承力學(xué)性能及油膜態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 于曉東.東北林業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]基于代理模型的大型球磨機(jī)靜壓軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 張凱.吉林大學(xué) 2016
[2]多分支母管參數(shù)化建模與一維三維耦合方法研究[D]. 夏彬.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]基于PM流量控制器的磨床主軸靜壓軸承的研究[D]. 朱喜峰.湖南大學(xué) 2015
[4]油氣兩相流潤滑靜壓油墊軸承承載機(jī)理研究[D]. 姚松亮.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[5]大型球磨機(jī)靜壓軸承承載性能研究[D]. 李作鑫.吉林大學(xué) 2015
[6]靜壓軸承試驗(yàn)級設(shè)計(jì)及其性能分析優(yōu)化[D]. 陳源.華中科技大學(xué) 2015
[7]機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 陳卉.上海交通大學(xué) 2015
[8]液體動(dòng)靜壓軸承動(dòng)力特性與油膜穩(wěn)定性分析[D]. 林祿生.湖南大學(xué) 2014
[9]離心泵葉輪切割對泵性能及其蝸殼內(nèi)部流場影響的數(shù)值研究[D]. 薛亞麗.蘭州理工大學(xué) 2014
[10]聲場微小流化床流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 李志坤.青島科技大學(xué) 2014
本文編號(hào):3448816
【文章來源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:66 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.1.1 課題研究的背景
1.1.2 靜壓軸承的幾種典型結(jié)構(gòu)
1.1.3 靜壓軸承的研究意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 靜壓軸承的性能分析及數(shù)學(xué)模型的建立
2.1 靜壓軸承的介紹
2.1.1 靜壓軸承的工作原理
2.1.2 靜壓軸承的優(yōu)缺點(diǎn)
2.2 靜壓軸承的性能分析
2.2.1 靜壓軸承的壓力和承載力分析
2.2.2 靜壓軸承的生熱及溫升方程
2.3 計(jì)算流體力學(xué)和基本控制方程
2.3.1 計(jì)算流體力學(xué)概述
2.3.2 流體力學(xué)的控制方程
2.4 基本假設(shè)
2.5 本章小結(jié)
第3章 靜壓軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和網(wǎng)格劃分
3.1 靜壓軸承模型的建立
3.2 FLUENT軟件介紹
3.2.1 FLUENT概述
3.2.2 FLUENT的求解
3.2.3 求解離散方程算法簡介
3.3 流體模型的網(wǎng)格劃分
3.3.1 ICEM概述
3.3.2 網(wǎng)格劃分
3.3.3 網(wǎng)格質(zhì)量的檢查
3.4 本章小結(jié)
第4章 油膜溫度場數(shù)值計(jì)算和分析
4.1 軸承溫度場仿真步驟
4.1.1 導(dǎo)入網(wǎng)格及環(huán)境設(shè)置
4.1.2 仿真條件的設(shè)置
4.1.3 求解計(jì)算
4.2 2000rpm下溫度場仿真結(jié)果分析
4.2.1 油膜溫度場的分布
4.2.2 油膜中線上的溫度分布
4.3 不同轉(zhuǎn)速下兩種油腔的溫度場
4.3.1 轉(zhuǎn)速1000rpm下兩種油腔的溫度場
4.3.2 轉(zhuǎn)速1500rpm下兩種油腔的溫度場
4.3.3 轉(zhuǎn)速2500rpm下兩種油腔的溫度場
4.4 不同轉(zhuǎn)速下油膜溫度場的規(guī)律
4.5 本章小結(jié)
第5章 梯形油腔軸承油膜的其他性能分析
5.1 油膜厚度對油膜溫升的影響
5.2 梯形油腔軸承主軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的性能分析
5.3 不同供油壓力對梯形油腔軸承油膜平均溫度的影響
5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
1.總結(jié)
2.展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]空氣層對織物熱傳遞影響的模擬分析[J]. 張藝強(qiáng),陳揚(yáng),范艷娟,楊允出. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(05)
[2]型腔結(jié)構(gòu)對尾軸承力學(xué)性能影響的有限元分析[J]. 王建,王優(yōu)強(qiáng),王濤,范曉夢. 艦船科學(xué)技術(shù). 2016(19)
[3]球磨機(jī)靜壓軸承中潤滑油的溫升研究[J]. 朱希玲. 上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[4]基于NACA 0018翼型的兩種網(wǎng)格類型比較研究[J]. 叢偉,彭臣志,宋世平. 機(jī)械工程師. 2015(09)
[5]對化工原理三傳類比教學(xué)方法的探討[J]. 郭海燕,李鳳華. 化工高等教育. 2014(05)
[6]液體靜壓、動(dòng)靜壓技術(shù)在我國機(jī)床的發(fā)展歷史及現(xiàn)況[J]. 丁振乾. 世界制造技術(shù)與裝備市場. 2014(02)
[7]直驅(qū)轉(zhuǎn)臺(tái)雙靜壓導(dǎo)軌油膜剛度與承載力研究[J]. 謝黎明,陳欽,靳嵐,張彬. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2014(03)
[8]FLUENT軟件在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 金俊卿,鄭云萍. 天然氣與石油. 2013(02)
[9]四種油腔形狀重型靜壓軸承承載性能理論分析[J]. 張艷芹,陳瑤,范立國,李銳. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[10]球磨機(jī)靜壓軸承油膜溫度場數(shù)值模擬與分析[J]. 郝勝強(qiáng),張新宇,吳士海,曹鐘宇. 遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
博士論文
[1]內(nèi)外膜獨(dú)立供油徑推聯(lián)合浮環(huán)軸承性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭紅.上海交通大學(xué) 2009
[2]重型靜壓推力軸承力學(xué)性能及油膜態(tài)數(shù)值模擬研究[D]. 于曉東.東北林業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]基于代理模型的大型球磨機(jī)靜壓軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 張凱.吉林大學(xué) 2016
[2]多分支母管參數(shù)化建模與一維三維耦合方法研究[D]. 夏彬.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]基于PM流量控制器的磨床主軸靜壓軸承的研究[D]. 朱喜峰.湖南大學(xué) 2015
[4]油氣兩相流潤滑靜壓油墊軸承承載機(jī)理研究[D]. 姚松亮.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[5]大型球磨機(jī)靜壓軸承承載性能研究[D]. 李作鑫.吉林大學(xué) 2015
[6]靜壓軸承試驗(yàn)級設(shè)計(jì)及其性能分析優(yōu)化[D]. 陳源.華中科技大學(xué) 2015
[7]機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 陳卉.上海交通大學(xué) 2015
[8]液體動(dòng)靜壓軸承動(dòng)力特性與油膜穩(wěn)定性分析[D]. 林祿生.湖南大學(xué) 2014
[9]離心泵葉輪切割對泵性能及其蝸殼內(nèi)部流場影響的數(shù)值研究[D]. 薛亞麗.蘭州理工大學(xué) 2014
[10]聲場微小流化床流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 李志坤.青島科技大學(xué) 2014
本文編號(hào):3448816
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