發(fā)布時間：2020-11-05 11:57

　　 超高速磨削可以顯著提高加工件的表面質(zhì)量和加工精度,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與高效加工的完美結(jié)合。液體潤滑動靜壓軸承具有回轉(zhuǎn)精度高、動態(tài)剛性和阻尼減振性能好、使用壽命長等優(yōu)點,在超高速磨削電主軸領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。液體動靜壓軸承的設(shè)計分析多基于傳統(tǒng)的雷諾方程,忽略了油膜曲率、慣性項、徑向流場變化等因素對軸承性能的影響,對軸心位置在擾動載荷作用下的瞬態(tài)變化過程也沒有給予足夠的關(guān)注。本文以超高速大負荷磨削電主軸用液體潤滑動靜壓軸承為研究對象,針對具有典型深淺腔結(jié)構(gòu)的動靜壓軸承開展研究,主要工作如下:(1)基于Navier-Stokes方程的CFD方法,考慮油膜曲率、慣性項、徑向流場變化等因素對軸承性能的影響,對液體動靜壓軸承進行數(shù)值求解。以典型結(jié)構(gòu)形式的深淺腔液體動靜壓軸承為研究對象,考慮油膜厚度尺寸,采用ICEM CFD軟件,以O(shè)型Block分塊劃分的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方式,對液體動靜壓軸承潤滑油膜進行三維模型網(wǎng)格劃分,以動網(wǎng)格更新的方法來實現(xiàn)對不同偏心率油膜的快速建模。(2)采用有限體積法的CFD軟件FLUENT,對深淺腔液體動靜壓軸承進行了數(shù)值計算,分析液體動靜壓軸承潤滑油膜的壓力場、溫度場分布,研究了轉(zhuǎn)速、偏心率等參數(shù)對油膜壓力場、溫度場分布的影響規(guī)律;考慮油膜軸承的油膜破裂現(xiàn)象,分析了油膜壓力分布中負壓力對油膜承載力的影響。(3)基于6DOF模型及動網(wǎng)格的計算方法,對具有典型結(jié)構(gòu)形式的液體動靜壓軸承進行動力學(xué)特性計算與分析;用非線性迭代方法,計算外載荷作用下軸心軌跡的瞬態(tài)變化過程,開發(fā)出計算分析程序;通過嵌入UDF宏程序以動網(wǎng)格更新方法來實現(xiàn)對軸頸位置的擾動,并通過求解Navier-Stokes方程得到軸頸擾動前后位置變化后的瞬態(tài)油膜力,然后結(jié)合數(shù)值計算的差分方法,求解動靜壓軸承油膜剛度、阻尼動力特性系數(shù),并比較分析了不同轉(zhuǎn)速下動靜壓軸承動力特性系數(shù)的變化規(guī)律。
【學(xué)位單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG580.2
【部分圖文】：

與研究意義術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，光學(xué)玻璃、鈦合金、高級陶瓷等材料因備受使用者青睞。但這些材料由于其具有硬度大、容易脆化加工過程復(fù)雜，成為普及化應(yīng)用的瓶頸。超高速磨削作為近工技術(shù)，可以顯著提高加工表面質(zhì)量和加工精度，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)以有效突破這一瓶頸。超高速磨削的磨削線速度可達 150m加工效率可以與切削加工相媲美[2,3]。超高速磨削機床中的重要組成部分，因其在機械加工中的高能。含有液體動靜壓軸承的電主軸如圖 1.1，刀具主軸由兩]，與傳統(tǒng)的機床主軸驅(qū)動方式相比，省去了復(fù)雜的齒輪箱傳調(diào)速范圍寬、啟動和停車反應(yīng)快速等優(yōu)點[5]。電機直接驅(qū)動是當(dāng)前超高速機床行業(yè)的發(fā)展趨勢[6]。

降低介質(zhì)在油腔的湍流效應(yīng)。出油位置在軸承與軸頸間隙的端面處，間隙厚度為微米級可以造成很大的出油液阻，使動靜壓軸承的油腔內(nèi)可以保持較大的油膜壓力。其結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示，其實體模型如圖 3.2 所示，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3.1 所示進油口軸瓦淺腔深腔軸頸 圖 3.1 深淺腔動靜壓軸承結(jié)構(gòu)圖 圖 3.2 深淺腔動靜壓軸承實體模型

如圖3.3 所示，因油膜的厚度為微米級，所以在建模時應(yīng)首先將 Solidworks 的默認尺寸單位毫米更改為微米，以提高其幾何精度，避免后續(xù)導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件時因三維幾何體尺寸精度不夠而造成幾何特征丟失。
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10 李瑞珍;徑—推聯(lián)合浮環(huán)動靜壓軸承結(jié)構(gòu)及試驗研究[D];鄭州大學(xué);2009年

本文編號：2871607