本文關(guān)鍵詞：軸瓦-主軸變形對(duì)靜壓軸承油膜間隙影響研究

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【摘要】：本課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):51075409)“新型高性能油膜軸承節(jié)流機(jī)理研究”。由于液體靜壓主軸具有較高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn),因此在各類精密加工機(jī)床中被廣泛采用。但是液體靜壓主軸實(shí)際工作過程中,特別是主軸轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候,潤滑油膜摩擦溫升嚴(yán)重。潤滑油膜的溫度升高和油膜壓力會(huì)導(dǎo)致軸瓦和主軸產(chǎn)生變形,改變油膜間隙,從而對(duì)靜壓主軸的工作性能造成影響。因此,研究潤滑油膜溫升和壓力對(duì)油膜軸承軸瓦和主軸變形對(duì)其油膜間隙的影響,對(duì)提高采用液體靜壓主軸的機(jī)床的加工精度具有重要的意義。首先本文以靜壓軸承的主軸和軸瓦為研究對(duì)象,對(duì)靜壓軸承潤滑機(jī)理進(jìn)行闡述;推導(dǎo)了在未計(jì)及加工誤差等理想情況下,靜壓軸承油膜間隙函數(shù);并考慮軸瓦和主軸變形,建立變形時(shí)的油膜間隙函數(shù)計(jì)算模型。其次對(duì)潤滑油的溫升機(jī)理、傳熱機(jī)理等進(jìn)行相關(guān)理論闡述,并以此建立計(jì)算過程中的相關(guān)傳熱邊界條件。同時(shí)考慮到了潤滑油的粘溫特性,并在計(jì)算模型中實(shí)現(xiàn)粘溫特性,為后續(xù)的相關(guān)研究工作奠定了基礎(chǔ)。然后,利用流體計(jì)算軟件FLUENT對(duì)液體靜壓軸承的潤滑油膜的有限元模型進(jìn)行求解,得到潤滑油膜的溫度場(chǎng)分布和壓力場(chǎng)分布,并對(duì)其分布規(guī)律進(jìn)行了分析;通過ANSYS Workbench仿真,建立液體靜壓軸承軸瓦、主軸與潤滑油膜的流體-結(jié)構(gòu)耦合模型,計(jì)算分析主軸和軸瓦的復(fù)合變形,并分析了溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)對(duì)主軸和軸瓦變形影響,并對(duì)相關(guān)特征幾何部位提取徑向變形,計(jì)算出新的油膜間隙與原始的半徑進(jìn)行比較分析;最后通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真模擬的準(zhǔn)確性。結(jié)果說明,靜壓軸承軸瓦-主軸變形量相對(duì)于油膜間隙不可忽略,尤其是在主軸轉(zhuǎn)速較高的情況下。此外潤滑油的粘溫特性對(duì)靜壓軸承系統(tǒng)變形影響也較大。
【關(guān)鍵詞】：靜壓軸承 油膜間隙 變形 粘溫效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH133.36
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 靜壓軸承的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 靜壓軸承性能研究10
• 1.2.2 靜壓軸承溫升研究10-11
• 1.2.3 軸瓦-主軸變形研究11-12
• 1.2.4 求解軸承性能的研究方法12-13
• 1.3 課題來源及研究內(nèi)容13-14
• 2 靜壓軸承主軸-軸瓦變形對(duì)軸承油膜間隙影響基本理論14-23
• 2.1 靜壓軸承工作原理14-15
• 2.2 流體潤滑基礎(chǔ)理論15-18
• 2.2.1 流體控制方程15-17
• 2.2.2 雷諾方程17-18
• 2.3 流體控制方程的離散18-19
• 2.4 油膜軸承間隙函數(shù)19-22
• 2.4.1 理想狀況下的油膜軸承間隙函數(shù)20
• 2.4.2 考慮軸瓦-主軸變形情況下的油膜軸承間隙函數(shù)20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 靜壓軸承主軸-軸瓦變形計(jì)算模型的建立23-38
• 3.1 潤滑油的粘溫?cái)?shù)學(xué)模型23-27
• 3.1.1 潤滑油粘度影響因素23-24
• 3.1.2 潤滑油粘溫方程24-25
• 3.1.3 潤滑油粘溫效應(yīng)仿真中的實(shí)現(xiàn)25-27
• 3.2 靜壓軸承傳熱溫升數(shù)學(xué)模型27-32
• 3.2.1 靜壓軸承中的傳熱27-29
• 3.2.2 靜壓軸承溫升數(shù)學(xué)模型29-32
• 3.3 靜壓軸承計(jì)算模型建立32-37
• 3.3.1 靜壓軸承建模33-35
• 3.3.2 油膜及軸瓦-主軸的網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3.3 模型邊界條件37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 軸瓦-主軸耦合變形分析38-59
• 4.1 油膜間隙對(duì)軸承性能的影響38
• 4.2 軸瓦-主軸與油膜耦合方法的實(shí)現(xiàn)38-40
• 4.3 粘度為定值和粘度隨溫度變化的油膜溫度、壓力分布40-45
• 4.3.1 油膜的溫度分布42-43
• 4.3.2 油膜的壓力分布及承載能力43-44
• 4.3.3 軸瓦-主軸的溫度分布44-45
• 4.4 粘度為定值和粘度隨溫度變化的軸瓦變形分析45-49
• 4.4.1 軸瓦的復(fù)合變形分析46-47
• 4.4.2 軸瓦熱變形分析47-48
• 4.4.3 軸瓦的壓力變形分析48-49
• 4.5 粘度為定值和粘度隨溫度變化的主軸變形分析49-52
• 4.5.1 主軸的復(fù)合變形分析49-50
• 4.5.2 主軸熱變形分析50-51
• 4.5.3 主軸的壓力變形分析51-52
• 4.6 結(jié)果特征提取與分析52-55
• 4.6.1 周向封油邊特征復(fù)合徑向變形53-54
• 4.6.2 軸向封油邊特征復(fù)合徑向變形54-55
• 4.7 特征邊徑向變形對(duì)油膜軸承油膜間隙影響分析55-57
• 4.7.1 油膜軸承油膜間隙函數(shù)分布計(jì)算55-56
• 4.7.2 油膜軸承周向封油邊間隙分布56-57
• 4.7.3 油膜軸承軸向封油邊間隙分布57
• 4.8 本章小結(jié)57-59
• 5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與仿真對(duì)比59-64
• 5.1 靜壓軸承試驗(yàn)臺(tái)組成59-62
• 5.1.1 試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分59-60
• 5.1.2 試驗(yàn)臺(tái)液壓部分60-61
• 5.1.3 試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集處理部分61-62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 6 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄70
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄70
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄70

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