本文關(guān)鍵詞：高速輕載滑動軸承溫升特性分析

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【摘要】：當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作時(shí),潤滑油流入到軸頸與軸瓦之間,起到潤滑作用,將兩者的表面分離開,防止壁面直接碰摩,由于軸頸旋轉(zhuǎn)作用,在軸瓦與軸頸最小油膜間隙處產(chǎn)生動壓效應(yīng),潤滑油由于與軸頸摩擦產(chǎn)生熱量,再加上潤滑油的粘性耗散也生成熱量,軸承內(nèi)的溫度將會升高,若軸承內(nèi)溫度過高將直接影響到軸承腔內(nèi)的潤滑油流量以及軸承的承載能力,嚴(yán)重時(shí)可能會造成系統(tǒng)不能正常運(yùn)行,因此,如何防止軸承內(nèi)溫升過高已經(jīng)成為重要的研究課題。本文以三維滑動軸承流場計(jì)算以及軸承內(nèi)氣穴計(jì)算為理論基礎(chǔ),主要對軸承長度變化、半徑間隙變化以及在軸承上下軸瓦開油槽對軸承溫升的影響進(jìn)行了探討,并在溫度場穩(wěn)態(tài)求解的基礎(chǔ)上,計(jì)算了與本文工作轉(zhuǎn)速同頻下的軸承動態(tài)特性系數(shù)。本文具體的研究內(nèi)容以及結(jié)果如下:首先通過對流場計(jì)算的基本方程進(jìn)行離散化處理,結(jié)合氣穴計(jì)算方程,得到本文分析軸承溫升的理論基礎(chǔ),建立文章研究所用到的滑動軸承三維計(jì)算模型,利用CFX軟件計(jì)算軸承的油膜壓力值、油膜溫度值以及氣相體積分?jǐn)?shù)值,對網(wǎng)格無關(guān)性進(jìn)行了驗(yàn)證,并且通過文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果與采用本文分析方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比,確定本文分析軸承溫升時(shí)所用方法的準(zhǔn)確性。然后分析了在不同氣穴壓力下對軸承內(nèi)氣穴分布的影響以及對軸承溫升的影響,當(dāng)氣穴壓力逐漸增大的過程中,產(chǎn)生氣穴的區(qū)域在逐步增大,最大氣相體積分?jǐn)?shù)值也是逐漸增大,而軸承內(nèi)油膜溫度分布區(qū)域基本不變,最高油膜溫度值變化不大,最大油膜壓力值有所減小;同時(shí)分析了隨著軸承長度變化、軸承半徑間隙變化對軸承溫升的影響規(guī)律,計(jì)算結(jié)果表明,隨著軸承長度的增加和半徑間隙的增大,軸承內(nèi)最高油膜溫度值、最大油膜壓力值均是降低的,軸承內(nèi)最大氣相體積分?jǐn)?shù)值是增大的。其次分析了當(dāng)軸頸偏心率一定的情況下,油槽結(jié)構(gòu)對軸承溫升產(chǎn)生影響。首先對比無油槽和上下軸瓦均開油槽的計(jì)算結(jié)果,驗(yàn)證了軸承內(nèi)開油槽對于控制軸承溫升的重要性。然后分別分析了上軸瓦油槽角度、寬度變化和下軸瓦油槽角度、寬度變化對軸承溫升影響的原因,其次分析了改變下軸瓦油槽深度對軸承溫升的影響。由計(jì)算結(jié)果可知,隨著上軸瓦油槽角度在45°~180°變化時(shí),軸承內(nèi)最高油膜溫度值變化不大,軸承內(nèi)最大油膜壓力值增大了約16%,當(dāng)上軸瓦油槽角度為0°~135°變化時(shí),最大氣相體積分?jǐn)?shù)值均在0.99左右,而當(dāng)油槽角度為180°時(shí),最大氣相體積分?jǐn)?shù)值降低為0.8左右;隨著上軸瓦油槽寬度在15mm~20mm變化時(shí),軸承內(nèi)油膜溫度逐漸下降,最高油膜溫度值降低約4%,最大油膜壓力值增大了約14%,最大氣相體積分?jǐn)?shù)值減小了約13%;隨著下軸瓦油槽角度在45°~180°變化時(shí),最高油膜溫度值減小約3%,承載區(qū)內(nèi)開油槽使得油膜厚度增大,油膜壓力分布形狀改變,最大油膜壓力值減小約65%,當(dāng)下軸瓦油槽角度為0°~135°,軸承內(nèi)產(chǎn)生氣穴的區(qū)域基本相同,當(dāng)油槽角度為180°時(shí),產(chǎn)生氣穴的區(qū)域有所減少,最大氣相體積分?jǐn)?shù)也略有降低;隨著下軸瓦油槽寬度在15mm~20mm變化時(shí),軸承內(nèi)最高油膜溫度值變化不大,軸承內(nèi)最大油膜壓力值降低約2%,最大氣相體積分?jǐn)?shù)值均在0.8左右;當(dāng)下軸瓦油槽深度在0.1mm~2mm變化時(shí),軸承內(nèi)最大油膜壓力值、最高油膜溫度值以及最大氣相體積分?jǐn)?shù)值都是逐漸降低的。接著對下軸瓦油槽寬度的變化使得軸頸偏心率發(fā)生變化時(shí)對軸承溫升的影響進(jìn)行了分析。隨著下軸瓦油槽寬度在15mm~20mm增大時(shí),軸頸偏心率也隨之增大,軸承內(nèi)最高油膜溫度值增大了約0.7%;軸承內(nèi)最大油膜壓力值增大了約13%;最大氣相體積分?jǐn)?shù)值增大了約5%。最后在基于考慮氣穴效應(yīng)和溫度場的穩(wěn)態(tài)求解的基礎(chǔ)上,利用簡諧激勵(lì)原理和CFD動網(wǎng)格技術(shù)求解了與本文工作轉(zhuǎn)速同頻率下滑動軸承動態(tài)特性系數(shù),同時(shí)分析了對軸頸x方向和y方向分別施加位移激勵(lì)后,軸承內(nèi)油膜溫度和油膜壓力在不同時(shí)刻的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：氣穴效應(yīng) 油膜溫度場 油膜壓力場 動力學(xué)特性 動網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.31
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 滑動軸承的結(jié)構(gòu)分類9-10
• 1.2.2 滑動軸承的氣穴研究10-11
• 1.2.3 滑動軸承的溫升特性研究11-13
• 1.2.4 滑動軸承動態(tài)特性研究13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 滑動軸承流場計(jì)算模型的建立16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 流場計(jì)算的基本方程16-17
• 2.3 氣穴計(jì)算方程17-18
• 2.4 計(jì)算方程的離散形式18-21
• 2.4.1 輸運(yùn)方程的一般形式18-19
• 2.4.2 輸運(yùn)方程的離散19-21
• 2.5 流場計(jì)算的假設(shè)與邊界條件21
• 2.6 流場計(jì)算模型的建立與網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證21-23
• 2.6.1 流場計(jì)算模型與計(jì)算參數(shù)21-22
• 2.6.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證22-23
• 2.7 本章小結(jié)23-25
• 第3章 滑動軸承溫升特性研究25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 軸承內(nèi)溫升產(chǎn)生機(jī)理25-26
• 3.3 氣穴壓力對滑動軸承溫升的影響26-28
• 3.4 軸承長度變化對軸承溫升的影響分析28-32
• 3.5 半徑間隙變化對軸承溫升的影響分析32-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 油槽對滑動軸承溫升的影響36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 油槽對軸承溫升的影響36-37
• 4.3 上軸瓦油槽對軸承溫升的影響37-42
• 4.3.1 上軸瓦油槽角度對軸承溫升的影響38-40
• 4.3.2 上軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響40-42
• 4.4 下軸瓦油槽對軸承溫升的影響42-47
• 4.4.1 下軸瓦油槽角度對軸承溫升的影響42-45
• 4.4.2 下軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響45-47
• 4.5 油槽深度對軸承溫升的影響47-49
• 4.6 偏心率變化時(shí)下軸瓦油槽寬度對軸承溫升的影響49-52
• 4.7 本章小結(jié)52-54
• 第5章 考慮溫度場時(shí)求解軸承動態(tài)特性參數(shù)54-73
• 5.1 引言54-55
• 5.2 軸承動態(tài)特性參數(shù)計(jì)算原理55-57
• 5.3 軸承動態(tài)特性參數(shù)計(jì)算57-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：813011