本文關(guān)鍵詞：高速曲軸磨床液體靜壓軸承設(shè)計與特性分析

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【摘要】：液體靜壓支承運動副具有摩擦功耗小、承載力大、支承剛度高、運動平穩(wěn)等優(yōu)點,因此在高端制造裝備中得到廣泛應(yīng)用。本文針對曲軸磨床高速磨削的特點,將原先支撐主軸的滾動軸承改進為液體靜壓軸承,設(shè)計出軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)方案,并對軸承的靜動態(tài)特性進行仿真分析。首先,分析了液體靜壓軸承的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,并在研究了CBN曲軸磨床高速磨削特點的基礎(chǔ)上,闡述了支撐主軸液體靜壓軸承的主要性能指標(biāo)和設(shè)計要求。通過上述分析,設(shè)計出曲軸磨床靜壓軸承的總體方案,并對磨床主軸上前后軸承的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了分析計算。然后,根據(jù)液體靜壓軸承的潤滑機理推導(dǎo)出軸承內(nèi)部流場的控制方程。考慮到軸承在高速運轉(zhuǎn)時的空穴效應(yīng),建立基于改進的Elrod算法的空穴數(shù)學(xué)模型,該算法使用JFO邊界條件將油膜完整區(qū)和空穴區(qū)的雷諾方程進行了統(tǒng)一,得到了求解油膜特性的優(yōu)化算法。采用有限差分的方法并結(jié)合流量連續(xù)性方程,計算出曲軸磨床靜壓軸承的油膜壓力分布,進而得到軸承的油膜剛度和阻尼特性。接著,通過編寫MATLAB程序計算了在不同主軸偏心、不同轉(zhuǎn)速、不同節(jié)流系數(shù)以及不同軸承長寬比下小孔節(jié)流液體靜壓軸承的油膜承載力、油膜剛度和阻尼的變化情況,分析出他們對主軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曲軸磨削精度的影響。最后,分析了液體靜壓軸承高速運轉(zhuǎn)時油膜溫度變化對軸承性能的影響。通過建立軸承油膜的三維幾何模型,并運用流體分析軟件FLUENT計算出主軸轉(zhuǎn)速和供油壓力對軸承油膜溫度分布的影響。在上述溫度場分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種新型的液體靜壓軸承冷卻系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：高速精密磨削 液體靜壓軸承 油膜承載力 油膜剛度及阻尼 熱態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題來源9
• 1.2 研究背景與意義9-11
• 1.3 液體靜壓支承的原理與特點11-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5 本課題研究內(nèi)容17-19
• 2 曲軸磨床靜壓軸承的設(shè)計19-32
• 2.1 曲軸磨床高速磨削的特點19-20
• 2.2 曲軸磨床主軸支承系統(tǒng)的性能要求20-23
• 2.3 曲軸磨床靜壓軸承總體結(jié)構(gòu)方案23-27
• 2.4 曲軸磨床靜壓軸承具體參數(shù)設(shè)計27-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 考慮空穴的曲軸磨床靜壓軸承數(shù)學(xué)建模及求解32-47
• 3.1 液體靜壓軸承的潤滑機理32-33
• 3.2 考慮空穴效應(yīng)的液體靜壓軸承油膜數(shù)學(xué)模型的建立33-37
• 3.3 油膜數(shù)學(xué)模型的求解37-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 曲軸磨床靜壓軸承油膜靜動態(tài)特性分析47-59
• 4.1 MATLAB軟件在求解軸承油膜特性中的應(yīng)用47
• 4.2 算法可行性驗證47-49
• 4.3 曲軸磨床靜壓軸承油膜靜態(tài)特性分析49-53
• 4.4 曲軸磨床靜壓軸承油膜動態(tài)特性分析53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 5 曲軸磨床靜壓軸承的溫升分析與軸承方案改進59-74
• 5.1 FLUENT軟件介紹59-62
• 5.2 FLUENT計算求解62-67
• 5.3 油膜溫度場分析67-72
• 5.4 軸承冷卻系統(tǒng)的設(shè)計72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所取得的研究成果81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 司奎壯,蔣潤科,劉俊鳳;球磨機的三種滑動軸承比較[J];礦山機械;2004年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳淑江;螺旋油楔滑動軸承潤滑機理的理論與實驗研究[D];山東大學(xué);2007年

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本文編號：552437