本文關(guān)鍵詞：精密磨削過程中磨削液流動狀態(tài)對磨削效果的影響研究

  更多相關(guān)文章： 切削運(yùn)動 高溫 磨削液 最佳供給參數(shù) 氣流場 氣液兩相流流場 數(shù)值模擬

【摘要】：在磨削加工中,砂輪和工件的切削運(yùn)動會在磨削區(qū)產(chǎn)生高溫,嚴(yán)重影響磨削的質(zhì)量、效率和精度。因此需要向磨削區(qū)噴射磨削液,將熱量帶走達(dá)到冷卻、潤滑、清洗、防銹等目的。然而,旋轉(zhuǎn)砂輪帶動周圍氣體運(yùn)動形成的氣流場會阻礙磨削液進(jìn)入磨削區(qū),使磨削液起不到應(yīng)有的作用。為此,操作工人常常大量使用磨削液。這樣即降低了磨削液的利用效率,又增加了磨削加工成本,磨削液中的有害物質(zhì)還會對環(huán)境和人類造成危害。在磨削加工中,磨削液對磨削質(zhì)量影響很大。為了找到影響磨削液有效利用的根本原因,提出解決辦法,設(shè)置磨削液的最佳供給參數(shù),本文以精密成形磨削區(qū)氣流場以及氣液兩相流流場為研究對象,以改變影響磨削區(qū)氣流場和氣液兩相流流場的因素為手段,以流體力學(xué)為理論基礎(chǔ),采用CFD方法建模,利用FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計算,得到磨削區(qū)氣流場和氣液兩相流流場分布情況并加以分析和研究,最終通過精密成形磨削實驗驗證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性,得到以下結(jié)論:(1)砂輪表面存在氣障層,工件表面存在返回流,并且氣障層和返回流都會阻礙磨削液進(jìn)入磨削區(qū);工件表面返回流是由最小間隙兩側(cè)正負(fù)壓差引起的;分析磨削區(qū)各個位置氣流場強(qiáng)度,得出中部強(qiáng)度最弱,對磨削液的阻礙作用最小;磨削區(qū)氣流場的速度以及動壓都在最小間隙處達(dá)到最大值;磨削區(qū)氣流速度的最大值和動壓的最大值隨著最小間隙的減小而減小,運(yùn)動空氣形成的氣障層和返回流強(qiáng)度隨著最小間隙的減小而增強(qiáng),對磨削液的阻礙作用隨著最小間隙的減小而增強(qiáng);磨削區(qū)氣流場速度的最大值、動壓的最大值、氣障層和返回流的強(qiáng)度都在隨著砂輪轉(zhuǎn)速的增大而增大,對磨削液的阻礙作用隨著砂輪轉(zhuǎn)速的增大而增大;磨削液最佳噴射速度應(yīng)該根據(jù)砂輪轉(zhuǎn)速的改變而改變。(2)通過分析工件表面磨削液體積分?jǐn)?shù),提出一種判斷磨削區(qū)磨削液供給充分程度的方法;磨削區(qū)氣液兩相流流場的動壓和流速都在磨削區(qū)變化劇烈,并且都在最小間隙處達(dá)到最大值;分析不同磨削液噴射位置對氣液兩相流流場的影響,得出中部為最佳的磨削液噴射位置;分析供液時間對氣液兩相流流場的影響,得到突破空氣氣障的上層磨削液在空氣的帶動下優(yōu)先于其它位置的磨削液進(jìn)入磨削區(qū);分析不同噴射速度對氣液兩相流流場的影響,得到磨削液在充分供給的情況下,磨削液的噴射速度越小越好,并找了最佳噴射速度。(3)通過磨削液供給程度實驗得到,無磨削液或者磨削液供給不足時,工件出現(xiàn)燒傷等不利現(xiàn)象,并且找到了1m/s的噴射速度為磨削液供給充分程度的分界線;通過磨削液噴射位置實驗得到,相比其它位置噴射磨削液,中部噴射磨削液經(jīng)過磨削加工得到的工件表面光潔度高,為最佳噴射位置;通過磨削液噴射速度實驗得到,在磨削液供給充分的情況下,相比其它磨削液噴射速度,1m/s噴射速度磨削液利用率最高,為最佳噴射速度;在精密成形磨削實驗中,通過在不同方案下得出的實驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果對比分析,證明磨削區(qū)流場數(shù)值模擬計算提出磨削液最佳供給參數(shù)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：切削運(yùn)動 高溫 磨削液 最佳供給參數(shù) 氣流場 氣液兩相流流場 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題提出及研究意義11-13
• 1.1.1 課題提出11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 磨削加工技術(shù)概述13-15
• 1.3 磨削流場的產(chǎn)生15-17
• 1.4 磨削流場研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 精密磨削區(qū)流場的計算流體力學(xué)20-27
• 2.1 計算流體力學(xué)概述20-23
• 2.1.1 計算流體力學(xué)概念20
• 2.1.2 流體力學(xué)控制方程20-23
• 2.1.3 計算流體力學(xué)應(yīng)用與優(yōu)點(diǎn)23
• 2.2 計算流體力學(xué)軟件介紹23-25
• 2.2.1 FLUENT軟件介紹24
• 2.2.2 FLUENT軟件組成24-25
• 2.2.3 FLUENT軟件數(shù)值求解方法25
• 2.3 FLUEN T軟件在磨削區(qū)流場的應(yīng)用25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 精密磨削區(qū)氣流場數(shù)值模擬計算與分析27-47
• 3.1 磨削區(qū)氣流場數(shù)學(xué)模型建立27-28
• 3.2 磨削區(qū)氣流場數(shù)值模擬計算28-32
• 3.2.1 氣流場數(shù)據(jù)28
• 3.2.2 氣流場幾何模型建立28-29
• 3.2.3 氣流場網(wǎng)格化分與邊界定義29-30
• 3.2.4 氣流場求解方案30-32
• 3.3 磨削區(qū)氣流場數(shù)值模擬計算結(jié)果分析32-38
• 3.3.1 氣流場動壓分析33-36
• 3.3.2 氣流場速度分析36-38
• 3.4 磨削區(qū)氣流場影響因素分析38-45
• 3.4.1 最小間隙對氣流場影響分析38-41
• 3.4.2 砂輪轉(zhuǎn)速對氣流場影響分析41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 精密磨削區(qū)氣液兩相流場數(shù)值模擬計算與分析47-67
• 4.1 磨削區(qū)流場多相流模型47-48
• 4.2 磨削區(qū)氣液兩相流流場數(shù)學(xué)模型建立48-49
• 4.3 磨削區(qū)氣液兩相流流場數(shù)值模擬計算49-54
• 4.3.1 氣液兩相流數(shù)據(jù)49
• 4.3.2 氣液兩相流流場幾何模型建立49-50
• 4.3.3 氣液兩相流流場網(wǎng)格化分與邊界定義50-51
• 4.3.4 氣液兩相流流場求解方案51-53
• 4.3.5 磨削液噴射速度53-54
• 4.4 磨削區(qū)氣液兩相流流場數(shù)值模擬計算結(jié)果分析54-58
• 4.4.1 氣液兩相流流場體積分?jǐn)?shù)分析54-56
• 4.4.2 氣液兩相流流場速度分析56-57
• 4.4.3 氣液兩相流流場動壓分析57-58
• 4.5 磨削區(qū)氣液兩相流流場影響因素分析58-65
• 4.5.1 噴射位置對氣液兩相流流場影響分析58-60
• 4.5.2 射流供液時間對氣液兩相流流場影響分析60-62
• 4.5.3 噴射速度對氣液兩相流流場影響分析62-65
• 4.6 計算結(jié)果誤差分析65-66
• 4.7 本章小結(jié)66-67
• 第五章 磨削區(qū)流場數(shù)值模擬計算結(jié)果驗證實驗67-79
• 5.1 實驗工具及條件67-69
• 5.1.1 實驗工具67-68
• 5.1.2 實驗條件68-69
• 5.2 實驗方案及步驟69-71
• 5.2.1 實驗方案69-70
• 5.2.2 實驗步驟70-71
• 5.3 實驗結(jié)果71-78
• 5.3.1 實驗結(jié)果分析71-78
• 5.3.2 實驗結(jié)果和數(shù)值模擬計算結(jié)果差別分析78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84

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本文編號：880603