本文關(guān)鍵詞：油氣兩相流潤(rùn)滑靜壓油墊軸承承載機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 靜壓軸承 油氣潤(rùn)滑 油氣兩相流 靜態(tài)承載性能 流變特性

【摘要】：滑動(dòng)軸承具有較高的回轉(zhuǎn)精度、良好的阻尼特性和抗振性、無(wú)磨損壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),依然是高速精密磨床、車床以及高速精密加工中心主軸軸承技術(shù)的重要選擇。傳統(tǒng)的空氣滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速高,但承載性能差。液體滑動(dòng)軸承則承載性能好,但轉(zhuǎn)速較低。這些差異性限制了高速大負(fù)載精密機(jī)床主軸軸承技術(shù)的發(fā)展,影響了我國(guó)高速大負(fù)載精密裝備技術(shù)進(jìn)一步提高。油氣兩相流潤(rùn)滑作為一種新型潤(rùn)滑技術(shù),相對(duì)于傳統(tǒng)單相流體潤(rùn)滑具有優(yōu)良的冷卻性能和潤(rùn)滑性能,而且耗油量低、潤(rùn)滑效率高、經(jīng)濟(jì)又環(huán)保,已在多個(gè)潤(rùn)滑領(lǐng)域得到應(yīng)用。目前,油氣潤(rùn)滑技術(shù)成功應(yīng)用于靜壓軸承尚未見(jiàn)到公開(kāi)報(bào)道。國(guó)內(nèi)外關(guān)于油氣兩相流動(dòng)壓軸承的研究雖有所報(bào)道,但潤(rùn)滑效果存在較大差異。分析原因是油氣兩相流粘度特性和流變特性十分復(fù)雜,兩相流潤(rùn)滑研究理論相對(duì)缺乏,通過(guò)實(shí)驗(yàn)在不同的研究工況下得到的結(jié)果差別較大。但研究表明油氣潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用于滑動(dòng)軸承總體是有效的。本論文研究將油氣潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用于靜壓軸承。油氣介質(zhì)通過(guò)正確輸送,在軸承間隙中發(fā)生流變效應(yīng),形成穩(wěn)定、均勻的油氣兩相膜,實(shí)現(xiàn)良好的承載能力,高速流動(dòng)的壓縮空氣可高效的帶走摩擦熱量。研究的目的是發(fā)展新型的滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑技術(shù),提高滑動(dòng)軸承的綜合性能。由于相關(guān)理論研究不夠成熟,尚沒(méi)有形成有效的靜壓軸承油氣潤(rùn)滑理論,本文試圖從靜壓軸承油氣兩相膜承載機(jī)理入手,通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)的方法,開(kāi)展相關(guān)基礎(chǔ)性研究。論文從以下幾個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)工作：1.建立靜壓油墊軸承結(jié)構(gòu),模擬軸承的潤(rùn)滑工況,借鑒并改進(jìn)旋轉(zhuǎn)式粘度測(cè)試方法,建立油氣兩相流粘度模型。通過(guò)理論研究,推導(dǎo)滑動(dòng)軸承油氣兩相流潤(rùn)滑的Reynolds修正方程。靜壓軸承為多點(diǎn)潤(rùn)滑,潤(rùn)滑工況對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)的穩(wěn)定性和均一性要求苛刻,為此提出聯(lián)合仿真的方法,基于VOF理論建立多相流模型,研究軸承間隙中油氣兩相膜分布形態(tài),探尋適合靜壓軸承潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)的油氣兩相流比例含量,在此基礎(chǔ)上對(duì)油氣兩相膜靜態(tài)承載特性進(jìn)行仿真研究。2.油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)由油氣兩相流發(fā)生、輸送裝置和潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)組成,需要研究輸送管內(nèi)油氣兩相流流型及其特點(diǎn),探尋適合靜壓軸承潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)的流型。論文利用聯(lián)合仿真的方法,進(jìn)行輸送管內(nèi)形成油氣環(huán)狀流的仿真研究,研究氣相速度和液相速度對(duì)輸送管內(nèi)油氣環(huán)狀流形成的影響。結(jié)合油氣兩相流理論,揭示輸送管內(nèi)油氣環(huán)狀流轉(zhuǎn)變機(jī)理,更好的滿足靜壓軸承潤(rùn)滑工況。3.根據(jù)靜壓軸承工作特點(diǎn),研究油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件,確定實(shí)驗(yàn)靜壓油墊軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)和潤(rùn)滑工況,建造靜壓油墊軸承浮起實(shí)驗(yàn)臺(tái),為實(shí)驗(yàn)臺(tái)配備相匹配的油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)。4.在靜壓油墊軸承浮起實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)展油氣兩相膜靜態(tài)承載實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證理論分析結(jié)果。在各個(gè)載荷工況下,測(cè)量實(shí)驗(yàn)軸浮起位移量作為性能指標(biāo),以油氣兩相流含油率,潤(rùn)滑油粘度,節(jié)流孔尺寸,及軸承間隙作為實(shí)驗(yàn)變量開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究,得到靜壓油墊軸承位移-載荷曲線和位移-剛度曲線。并與單相流體(氣或液)潤(rùn)滑工況進(jìn)行對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：靜壓軸承 油氣潤(rùn)滑 油氣兩相流 靜態(tài)承載性能 流變特性
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH133.31
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• CONTENTS12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景與意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)17-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與特色18-21
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4.2 研究特色19-21
• 第二章 油氣潤(rùn)滑技術(shù)與系統(tǒng)組成21-30
• 2.1 油氣潤(rùn)滑技術(shù)21-23
• 2.1.1 油氣潤(rùn)滑技術(shù)原理22
• 2.1.2 油氣潤(rùn)滑技術(shù)特點(diǎn)22-23
• 2.2 油氣潤(rùn)滑發(fā)生系統(tǒng)組成23-29
• 2.2.1 供油單元25-27
• 2.2.2 供氣單元27
• 2.2.3 油氣混合單元27-28
• 2.2.4 油氣輸送單元28
• 2.2.5 電控裝置28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 靜壓軸承油氣兩相流潤(rùn)滑理論30-51
• 3.1 油氣兩相流理論模型30-32
• 3.1.1 油氣兩相流密度模型30-31
• 3.1.2 油氣兩相流粘度模型31-32
• 3.2 油氣兩相流潤(rùn)滑理論32-34
• 3.2.1 基本假設(shè)33
• 3.2.2 Reynolds方程修正33
• 3.2.3 無(wú)量綱化33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)靜壓油墊軸承設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 Solidworks與Fluent15.0聯(lián)合仿真方法35-39
• 3.4.1 CFD概述35-36
• 3.4.2 聯(lián)合仿真方法36-37
• 3.4.3 模型分塊處理與網(wǎng)格劃分37-38
• 3.4.4 動(dòng)態(tài)鏈接38-39
• 3.5 實(shí)驗(yàn)油墊軸承間隙內(nèi)油氣兩相流仿真39-49
• 3.5.1 軸承間隙中油氣兩相膜形態(tài)仿真分析40-43
• 3.5.2 油氣兩相膜靜態(tài)承載性能仿真分析43-46
• 3.5.3 油氣兩相膜靜態(tài)承載機(jī)理46-47
• 3.5.4 仿真過(guò)程監(jiān)測(cè)與結(jié)果驗(yàn)證47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 輸送管內(nèi)油氣環(huán)狀流聯(lián)合仿真51-68
• 4.1 油氣兩相流與VOF界面追蹤技術(shù)51-55
• 4.1.1 油氣環(huán)狀流及其特點(diǎn)51-52
• 4.1.2 油氣兩相流控制方程52-54
• 4.1.3 VOF界面追蹤技術(shù)54-55
• 4.2 仿真模型與網(wǎng)格劃分55-57
• 4.2.1 Solidworks 3D造型55-56
• 4.2.2 模型網(wǎng)格劃分56-57
• 4.3 參數(shù)設(shè)置和仿真計(jì)算57-58
• 4.4 輸送管內(nèi)油氣環(huán)狀流界面仿真分析58-66
• 4.4.1 氣相速度為25m/s工況仿真58-61
• 4.4.2 氣相速度為30m/s工況仿真61-63
• 4.4.3 氣相速度為35m/s工況仿真63-66
• 4.5 油氣環(huán)狀流轉(zhuǎn)變機(jī)理66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第五章 油墊軸承靜壓浮起實(shí)驗(yàn)68-79
• 5.1 靜壓油墊軸承浮起實(shí)驗(yàn)臺(tái)68-72
• 5.1.1 軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)68-70
• 5.1.2 小孔節(jié)流器結(jié)構(gòu)與安裝方式70-71
• 5.1.3 載荷施加裝置71
• 5.1.4 LVDT位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)71-72
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法與步驟72-73
• 5.3 實(shí)驗(yàn)研究73-77
• 5.3.1 含油率對(duì)油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響73-75
• 5.3.2 節(jié)流孔直徑對(duì)油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響75-76
• 5.3.3 軸承間隙對(duì)油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響76-77
• 5.3.4 潤(rùn)滑油粘度對(duì)油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文85-87
• 致謝8

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