本文關(guān)鍵詞：磁流體軸承潤滑特性研究

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【摘要】：列車牽引電機運行速度高、動載荷大、使用環(huán)境惡劣,對電機軸承提出了苛刻的運行要求。統(tǒng)計結(jié)果表明,軸承損壞是電機最主要的早期故障模式。因此,提高電機軸承高速條件下的承載能力和可靠性是鐵路工程師關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。由于磁流體軸承可以利用磁流體在磁場下的粘度變化有效提高軸承的承載能力,并改善其潤滑性能。因而,近年來逐漸引起了學者們的興趣和關(guān)注。本文針對磁流體軸承最關(guān)鍵的潤滑特性問題展開研究,分析了磁場、溫度場、流場及軸承參數(shù)對軸承的潤滑區(qū)域特性與承載特性的影響,初步建立了磁流體軸承潤滑特性的物理和數(shù)學模型。 本文在系統(tǒng)研究鐵磁流體動力學和滑動軸承潤滑理論的基礎(chǔ)上,將膜厚度方程、粘度方程、承載力方程、Reynolds方程相結(jié)合,初步的建立了磁流體軸承的數(shù)學模型,并在考慮外加磁場強度影響的情況下,對磁流體粘度方程進行了修正,得到了磁流體粘溫、粘壓等特性,設(shè)計了磁流體軸承的勵磁系統(tǒng),求解了軸承內(nèi)部磁場分布,得到保證粘度所需的最小磁場強度；在此基礎(chǔ)上,運用有限差分法和基于無限寬軸承壓力函數(shù)的解析法,得到了磁流體軸承潤滑膜的壓力分布、承載力分布、軸承偏位角等穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)；最后,基于流固耦合原理對磁流體軸承潤滑區(qū)進行了溫度場以及流場的仿真計算,引入空化模型,模擬分析了不同偏心率情況下軸承系統(tǒng)的溫度場分布以及潤滑膜壓力分布,為后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計與優(yōu)化提供了初步的理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：磁流體軸承 潤滑特性 溫度場 氣穴 CFD
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 磁流體概述10-14
• 1.1.1 磁流體的組成及特性10-11
• 1.1.2 磁流體的工程應(yīng)用與發(fā)展11-13
• 1.1.3 磁流體潤滑的特點與研究進展13-14
• 1.2 磁流體軸承技術(shù)14-18
• 1.2.1 磁流體軸承的原理及特點15-16
• 1.2.2 磁流體軸承的研究進展16-18
• 1.3 課題研究的背景與意義18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-22
• 2 磁流體軸承的潤滑機理及數(shù)學建模22-34
• 2.1 滑動軸承的潤滑機理22-25
• 2.1.1 潤滑膜的形成原理22-23
• 2.1.2 流體動壓潤滑軸承的工作原理23-25
• 2.2 Reynolds方程的推導25-30
• 2.2.1 磁流體動壓潤滑的Reynolds方程假設(shè)條件25-26
• 2.2.2 徑向滑動軸承Reynolds方程的推導26-29
• 2.2.3 楊金福潤滑膜壓力計算解析模型29-30
• 2.3 滑動軸承潤滑的基本方程30-32
• 2.3.1 膜厚度方程30
• 2.3.2 粘度方程30-31
• 2.3.3 承載力方程31-32
• 2.3.4 無限寬軸承的Reynolds方程32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 3 磁流體軸承的磁場分析34-52
• 3.1 磁流體潤滑膜粘度特性的計算與分析34-44
• 3.1.1 磁流體潤滑膜的粘溫、粘壓特性34-35
• 3.1.2 磁流體潤滑膜的粘度-轉(zhuǎn)速特性35-36
• 3.1.3 外加磁場下磁流體潤滑膜的粘度特性36-44
• 3.2 磁流體軸承磁場分布的有限元仿真44-50
• 3.2.1 外磁場設(shè)計44-46
• 3.2.2 有限元模型的建立46-47
• 3.2.3 靜態(tài)場仿真結(jié)果與分析47-49
• 3.2.4 瞬態(tài)場仿真結(jié)果與分析49-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 4 磁流體軸承的承載力分析52-62
• 4.1 穩(wěn)定工況下磁流體軸承軸心位置的確定52-53
• 4.2 潤滑膜壓力分布數(shù)值計算方法53-56
• 4.3 潤滑膜壓力分布解析計算方法56-58
• 4.4 不同軸承參數(shù)下,潤滑膜壓力和承載力分布規(guī)律58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 磁流體軸承的溫度場和流場分析62-77
• 5.1 磁流體軸承的溫度場分析62-69
• 5.1.1 磁流體軸承換熱機理62-63
• 5.1.2 流動狀態(tài)的判斷63
• 5.1.3 有限元模型的建立63-65
• 5.1.4 邊界條件的施加65
• 5.1.5 磁流體軸承熱特性的CFD仿真65-66
• 5.1.6 偏心率對潤滑膜溫度的影響66-68
• 5.1.7 轉(zhuǎn)速對潤滑膜溫度的影響68-69
• 5.2 磁流體軸承的流場分析69-76
• 5.2.1 不考慮空化的潤滑膜壓力分析69-70
• 5.2.2 空化邊界條件70-72
• 5.2.3 加入空化模型的潤滑膜壓力和溫升分析72-74
• 5.2.4 偏心率對潤滑膜壓強的影響74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 6 結(jié)論與展望77-80
• 參考文獻80-83
• 作者簡歷83

【參考文獻】

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本文編號：802966