【摘要】： 靜壓軸承具有承載能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到重型裝備中并成為核心部件,則其潤滑性能的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)機(jī)床運(yùn)行的可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機(jī)械越來越趨向于高速、重載和大功率,對于靜壓軸承的性能要求也越來越高。靜壓軸承的潤滑油溫升主要來源于工作臺旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)油膜剪切產(chǎn)生及系統(tǒng)發(fā)熱,這與轉(zhuǎn)速大小有密切關(guān)系,而工作臺在局部受熱不均的情況下將會產(chǎn)生變形現(xiàn)象,這將給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患,要想最終解決此類問題,掌握靜壓軸承工作中液體的流場及溫度場分布情況必然是關(guān)鍵的一步。 本文對重型立式數(shù)控車床工作臺靜壓軸承進(jìn)行研究,應(yīng)用三維造型軟件Pro/ENGINEER對扇形及橢圓形油腔的靜壓軸承進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對比了靜止?fàn)顟B(tài)下不同形狀油腔的流速分布及壓力分布。結(jié)果表明:由于油腔形狀不同,導(dǎo)致與上工作臺的有效接觸面積大小不同,扇形油腔各個(gè)方向速度在迭代計(jì)算后更容易收斂且更容易趨于穩(wěn)定,而橢圓形油腔各個(gè)方向速度波動(dòng)性較大。因此選用對較優(yōu)化的扇形油腔工作臺靜壓軸承研究,對其工作狀態(tài)下的潤滑問題進(jìn)行具體分析,建立了模擬靜壓導(dǎo)軌本體及導(dǎo)軌內(nèi)部三維流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型及邊界條件,并利用CFD原理,選用層流模型,采用有限體積法并選取FLUENT中的分離式求解器進(jìn)行求解,得出了導(dǎo)軌周期端面較準(zhǔn)確的不對稱流速分布、壓力分布及溫度分布,并分析了部分重要參數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響。 通過該仿真程序可以數(shù)值模擬出不同參數(shù)下靜壓導(dǎo)軌的潤滑性能,可提前實(shí)現(xiàn)對大尺寸靜壓導(dǎo)軌潤滑的特性的預(yù)測,結(jié)論對大尺寸靜壓軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作臺運(yùn)行的可靠性有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH133.36
【圖文】：

第3章 靜壓軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模軸承介紹壓軸承的工作原理承是依靠外部供油系統(tǒng)，供給具有一定流量的加載荷，并保持主軸在預(yù)定載荷和任意轉(zhuǎn)速下態(tài)的液體滑動(dòng)軸承。它利用專用的供油裝置，將具有一定壓力的潤具有壓力的潤滑油層，利用靜壓腔之間的壓力軸承主軸浮升并承受外載荷[41]。簡化模型如下，油液以壓力 P1 從中心供油，并沿徑向淺腔

油腔的形狀分別設(shè)計(jì)成扇形及橢圓形結(jié)構(gòu)。.2.2.2 油腔數(shù)目和布置 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的油腔應(yīng)開在運(yùn)動(dòng)件（工作臺），固定件（床身）應(yīng)有足夠長度，以保證運(yùn)動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)中油腔不露出。對于轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，油腔通常開在固定件上，以便于加工、裝配和維修。由于載沿導(dǎo)軌縱向分布一般不可能均勻，每條導(dǎo)軌面上的油腔不少于兩個(gè)，以便每油腔能按負(fù)載大小調(diào)節(jié)各自的油腔壓力，使導(dǎo)軌間隙不致相差較大。當(dāng)運(yùn)動(dòng)件長度在 2 米以下時(shí)，油腔可取 2-4 個(gè)；大于 2 米時(shí)，每個(gè)油腔長可取為 0.5-2 米。載荷分布較勻且機(jī)床剛度較好時(shí)，油腔長度取大些，相應(yīng)油腔數(shù)目就少些；反之，長度取小些，數(shù)目就多些[43]。此外，當(dāng)個(gè)油腔距離（L-l）<(B-b)時(shí)，應(yīng)以橫向回油槽隔開成為多油墊導(dǎo)，以免各油腔之間串流，壓力相互影響，導(dǎo)軌不易調(diào)整。對于載荷分布很不勻的導(dǎo)軌，可以考慮在同一導(dǎo)軌面上采用不等面積的油腔。對于閉式導(dǎo)軌，側(cè)的油腔面積一般彼此相等；上下導(dǎo)軌的油腔面積則多不相等。基于以上理論，油腔數(shù)目選為 12 個(gè)，由于靜壓軸承中采用開式導(dǎo)軌并且?guī)缀紊鲜菆A形軸對稱的，則可對整個(gè)靜壓導(dǎo)軌的 1/12 進(jìn)行研究，利用有強(qiáng)三維造型功能的軟件 Pro/ENGINEER 對其進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，其模型如下面圖所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2723895