油膜軸承是鋼材生產(chǎn)線上用于粗、精軋機(jī)的核心設(shè)備,通常其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)軋鋼機(jī)的軋制精度和軋制質(zhì)量有著重要的影響。隨著冶金行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高,軋機(jī)越來(lái)越向著高速、重載和連續(xù)運(yùn)行的方向發(fā)展,作為軋機(jī)核心部件的油膜軸承,無(wú)論從設(shè)計(jì)或是使用都對(duì)其有了更高的要求。在實(shí)際軋制生產(chǎn)過(guò)程中,油膜軸承經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)類似于襯套的磨損、合金層的劃傷以及錐套的劃傷等形式的失效形式,這些失效形式會(huì)大大影響油膜軸承的使用壽命,更嚴(yán)重的會(huì)直接造成軋制終止而停機(jī),從而給軋鋼廠造成很大的損失。造成這些失效形式的原因是多樣的:例如制造過(guò)程中軸承表面加工精度不滿足要求、巴氏合金的澆鑄工藝不穩(wěn)定,或者是生產(chǎn)中出現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障等,都可能造成上述的問(wèn)題的發(fā)生。因此要想找出問(wèn)題的根本原因,就要具體問(wèn)題具體分析,故首先要分析油膜軸承出現(xiàn)損傷的機(jī)理,再有針對(duì)性的采取改善措施,從而達(dá)到提升油膜軸承的可靠性、延長(zhǎng)其工作壽命的要求,這對(duì)降低鋼鐵企業(yè)的成本有著實(shí)質(zhì)的意義。本文針對(duì)油膜軸承襯套邊緣區(qū)域發(fā)生過(guò)度磨損這一種失效形式展開分析:以國(guó)內(nèi)某大型鋼廠的油膜軸承為研究對(duì)象,利用CFX強(qiáng)大的流固耦合分析能力,完成了對(duì)研究對(duì)象建模和數(shù)值計(jì)算。并得出了在給定初始參數(shù)下,不考慮軋輥的撓度變形,油膜的最大穩(wěn)定壓力為1.936 MPa;然后重點(diǎn)分析軋輥的撓度變形對(duì)油膜參數(shù)的影響,通過(guò)ANSYS仿真得到軋輥的初始最大撓度變形量為0.125mm,將此變形量作為變量代入模型進(jìn)行迭代計(jì)算,得到最終收斂的最大油膜壓力為2.233Mpa,軋輥軸頸的最大變形為0.115mm;進(jìn)而分別計(jì)算出了當(dāng)軋制力分別為1250t,1300t,1350t,1400t和1450t時(shí)油膜參數(shù)的收斂結(jié)果。在此基礎(chǔ)上,分析得出要保證油膜軸承不發(fā)生磨損的前提是自位機(jī)構(gòu)的最大調(diào)整量必須大于最小油膜厚度的要求:例如在1200t的軋制力工況下,自位機(jī)構(gòu)的調(diào)整量必須大于0.1254mm。最后分析油膜軸承襯套發(fā)生磨損的原始:由于自位機(jī)構(gòu)的磨損降低了自身的調(diào)整幅度,當(dāng)檢修不及時(shí)就會(huì)導(dǎo)致油膜軸承襯套的損傷,這為油膜軸承自位機(jī)構(gòu)的運(yùn)行維護(hù)提供了理論參考。此外,本文還將數(shù)值分析的數(shù)據(jù)與油膜軸承的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)比對(duì),證實(shí)數(shù)值分析的結(jié)果是符合預(yù)期,可靠的。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG333.1
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 油膜軸承的介紹
1.1.1 油膜軸承的結(jié)構(gòu)
1.1.2 油膜軸承的特點(diǎn)
1.2 課題的背景和意義
1.2.1 油膜軸承的發(fā)展背景
1.2.2 本課題的現(xiàn)實(shí)意義
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 油膜軸承潤(rùn)滑理論的研究
1.3.2 油膜軸承結(jié)構(gòu)與材料特性的研究與發(fā)展
1.4 本文的研究?jī)?nèi)容
第二章 油膜軸承的潤(rùn)滑理論
2.1 概述
2.2 雷諾方程
2.2.1 雷諾方程的邊界條件
2.2.2 收斂準(zhǔn)則
2.2.3 偏位角的修正
2.3 最小油膜厚度
2.4 黏壓方程
2.5 本章小結(jié)
第三章 油膜軸承和襯套的流固耦合計(jì)算
3.1 CFX的耦合分析特點(diǎn)和模型建立
3.1.1 ANSYS CFX的層流模型
3.1.2 ANSYS CFX的湍流模型
3.1.3 ANSYS CFX的功能與特點(diǎn)
3.1.4 流體和固體模型的建立
3.2 基于CFX的流固耦合分析計(jì)算
3.2.1 CFX的前處理
3.2.2 CFX求解器設(shè)置與求解
3.2.3 CFX后處理
3.3 本章小結(jié)
第四章 軋輥撓度變形對(duì)軸承參數(shù)的影響
4.1 軋輥的撓度變形計(jì)算
4.1.1 軋輥三維模型的建立與網(wǎng)格劃分
4.1.2 邊界條件設(shè)置與求解結(jié)果
4.2 撓度變形對(duì)油膜參數(shù)的影響分析
4.2.1 分析思路
4.2.2 軋輥的最大撓度變形與軋制力的關(guān)系
4.2.3 軋制力為 1200t時(shí)迭代計(jì)算過(guò)程
4.2.4 結(jié)果分析
4.2.5 最小油膜厚度與載荷的關(guān)系
4.3 油膜軸承的自位機(jī)構(gòu)
4.3.1 自位機(jī)構(gòu)的功能介紹
4.3.2 油膜軸承自位機(jī)構(gòu)與襯套邊緣磨損的聯(lián)系
4.4 油膜軸承參數(shù)改進(jìn)的應(yīng)用實(shí)踐
4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 論文的不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】
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本文編號(hào)：
1207447
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