發(fā)布時(shí)間：2019-03-10 21:22

【摘要】：高速主軸作為高速精密加工機(jī)床的關(guān)鍵部件，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外受到了廣泛的關(guān)注和研究。而軸承作為主軸回轉(zhuǎn)的支撐部件，直接決定著主軸的各項(xiàng)性能指標(biāo)。目前，液體滑動(dòng)軸承以其高回轉(zhuǎn)速度、良好的回轉(zhuǎn)精度以及優(yōu)異的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床主軸。但同時(shí)，在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸承潤(rùn)滑油不可避免的產(chǎn)生較大溫升，從而影響了主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。近年來(lái)，考慮到水的低粘度與清潔性等特點(diǎn)，水潤(rùn)滑主軸開(kāi)始被研究，并逐漸投入了工業(yè)領(lǐng)域。本文主要針對(duì)水潤(rùn)滑動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承進(jìn)行了仿真分析以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。 首先在Fluent中對(duì)滑動(dòng)軸承流場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，得到潤(rùn)滑液壓力場(chǎng)及溫度場(chǎng)的分布情況、軸承的承載能力曲線和剛度曲線，以及軸承供液壓力、軸承轉(zhuǎn)速、偏心量等參數(shù)對(duì)軸承承載能力的影響，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和偏心量是影響滑動(dòng)軸承性能的主要因素。然后，在軸承承載性能的研究中引入了潤(rùn)滑液的粘-溫關(guān)系曲線，討論了潤(rùn)滑液溫升對(duì)承載性能的影響，分析結(jié)果說(shuō)明在軸承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中不能忽略潤(rùn)滑液溫升對(duì)軸承承載能力的影響。 在滑動(dòng)軸承流場(chǎng)的分析基礎(chǔ)上，利用Ansys中Workbench平臺(tái)進(jìn)行了潤(rùn)滑液流場(chǎng)和軸承軸瓦的流-固耦合分析，分析得到了相同工況下采用不同潤(rùn)滑劑時(shí)軸瓦的熱變形情況，以及相同流場(chǎng)作用下，SiC材料軸瓦和錫青銅合金材料軸瓦的變形情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水基潤(rùn)滑劑與碳化硅陶瓷材料軸瓦的組合能夠大幅提高滑動(dòng)軸承的工作性能，并提升主軸系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度及穩(wěn)定性。 最后，，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)量了所分析軸承在實(shí)際工況下的潤(rùn)滑液溫升情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真分析結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了仿真分析的可靠程度和在軸承設(shè)計(jì)中的重要意義。
[Abstract]:As a key component of high-speed precision machining machine tool, high-speed spindle has received extensive attention and research in recent years at home and abroad. Bearing, as the supporting part of spindle rotation, directly determines the performance of the spindle. At present, liquid sliding bearings are widely used in various machine tool spindles because of their high rotary speed, good rotary precision and excellent running stability. But at the same time, in the high-speed operation of the spindle, the bearing lubricating oil inevitably produces a larger temperature rise, thus affecting the operation accuracy of the spindle. In recent years, considering the characteristics of low viscosity and cleanliness of water, water lubricated spindle has been studied and gradually put into the industrial field. In this paper, the simulation analysis and related experimental study of water-lubricated hydrostatic sliding bearing are carried out. Firstly, the flow field of sliding bearing is simulated and analyzed in Fluent, and the distribution of lubrication hydraulic field and temperature field, bearing capacity curve and stiffness curve of bearing, as well as the hydraulic pressure of bearing and the speed of bearing are obtained. It is found that rotational speed and eccentric value are the main factors that affect the bearing performance of sliding bearings, such as the influence of eccentricity and other parameters on bearing capacity. Then, the viscosity-temperature relationship curve of lubricating fluid is introduced in the study of bearing performance, and the influence of the temperature rise of lubricating fluid on the bearing performance is discussed. The analysis results show that the influence of temperature rise of lubricating fluid on bearing capacity should not be ignored in the design of bearing structure. Based on the analysis of the flow field of sliding bearing, the fluid-solid coupling analysis of lubrication fluid flow field and bearing bush is carried out by using Workbench platform in Ansys, and the thermal deformation of bearing with different lubricants under the same working condition is analyzed. And under the same flow field, the deformation of SiC bearing and tin bronze bearing was studied. The results show that the combination of water-based lubricant and sic ceramic bearing can greatly improve the performance of sliding bearing, and the performance of sliding bearing can be greatly improved by the combination of water-based lubricant and sic ceramic bearing. And improve the operating accuracy and stability of the spindle system. Finally, through the experimental method, the temperature rise of the lubrication fluid is measured under the actual working conditions. Through the comparison between the experimental data and the simulation analysis results, the reliability of the simulation analysis and the importance of the simulation analysis in the bearing design are verified.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH133.31

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本文編號(hào)：2438038