本文關(guān)鍵詞：高速重載靜壓推力軸承潤滑性能預(yù)測研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大尺度重型立式車床是中國裝備制造業(yè)的代表性產(chǎn)品,被廣泛應(yīng)用于能源、交通、重型機械、航空、國防和船舶制造等國家的重要工業(yè)領(lǐng)域,靜壓推力軸承是重型數(shù)控加工設(shè)備的核心部件,其性能的優(yōu)劣將直接影響其加工精度和操作效率。靜壓支承主要的特點是摩擦系數(shù)小、承載能力高、工作臺啟動力矩小,并且工作壽命較長。隨著高速切削技術(shù)的快速發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機械越來越趨向于高速、高效、重載和高精度,同時也需要高精度、低功耗的軸承作為系統(tǒng)支承件。靜壓推力軸承的可靠性和使用壽命對整個機床的工作性能具有重大的影響,然而在高速重載工況下,力變形和熱變形使間隙潤滑油膜的形狀變得十分復(fù)雜,致使油流狀態(tài)、基本假設(shè)和邊界條件都發(fā)生很大變化,難以用經(jīng)典潤滑理論的性能計算公式來精確預(yù)測高速重載條件下油膜的潤滑性能,所以對靜壓推力軸承在高速重載條件下的潤滑性能預(yù)測研究是十分必要的。本文以高速重載立式數(shù)控車床靜壓推力軸承為研究對象,根據(jù)實際尺寸建立環(huán)形腔結(jié)構(gòu)靜壓推力軸承的三維模型,推導(dǎo)油腔的承載能力、油腔的壓力、油腔的總功耗和油膜的溫升等方程,根據(jù)靜壓技術(shù)和計算流體力學(xué)理論,應(yīng)用Ansys cfx軟件對間隙油膜溫度場和壓力場進行數(shù)值模擬,按照靜壓推力軸承實際工作的情況,計算不同轉(zhuǎn)速下工作臺和底座的對流換熱系數(shù)。以工作臺和底座的十二分之一模型作為仿真對象,依據(jù)摩擦學(xué)、傳熱學(xué)和彈塑性變形理論,采用Ansys Workbench軟件把間隙潤滑油膜的壓力場和溫度場作為體載荷,分別施加到工作臺和底座的相應(yīng)接觸面上,施加約束和邊界條件,得到不同轉(zhuǎn)速下靜壓支承的熱-力耦合變形。最后根據(jù)工作臺和底座的總變形,給出實際工作中間隙油膜真實形狀的預(yù)測模型,為以后油膜潤滑機理的研究和變形問題的解決奠定良好基礎(chǔ)。在齊重數(shù)控公司進行的5米立車工作臺提速實驗,采集不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)工作臺和底座的溫度數(shù)據(jù),把仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)采集結(jié)果進行對比分析,驗證仿真分析的準確性。
【關(guān)鍵詞】：靜壓推力軸承 對流換熱系數(shù) 溫度場 變形場 預(yù)測模型
【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】：2013
【分類號】：TG659;TH133.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題的來源及研究的目的和意義10-12
• 1.1.1 課題的來源10
• 1.1.2 研究的目的和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外靜壓推力軸承的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 計算流體力學(xué)與液體靜壓潤滑17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 牛頓粘性流體定律17-18
• 2.3 計算流體力學(xué)18-23
• 2.3.1 計算流體力學(xué)的發(fā)展18-19
• 2.3.2 流體潤滑基本方程組19-22
• 2.3.3 控制方程的求解問題22
• 2.3.4 物理邊界條件和初始條件22-23
• 2.4 液體靜壓支承23-27
• 2.4.1 液體靜壓支承潤滑原理23-25
• 2.4.2 液體靜壓潤滑支承特性25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 重型靜壓推力軸承溫度場的數(shù)值預(yù)測研究28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 對流換熱與對流換熱系數(shù)的計算28-35
• 3.2.1 對流換熱現(xiàn)象28-29
• 3.2.2 對流換熱過程的分類29
• 3.2.3 影響對流換熱的因素29-30
• 3.2.4 對流換熱系數(shù)的計算30-35
• 3.3 ANSYS軟件簡介35-36
• 3.4 靜壓支承溫度場數(shù)值研究36-38
• 3.4.1 導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo)36-37
• 3.4.2 初始條件和邊界條件37-38
• 3.5 工作臺和底座的溫度場數(shù)值研究38-44
• 3.5.1 導(dǎo)入模型和網(wǎng)格劃分38-39
• 3.5.2 設(shè)置初始條件和邊界條件39-40
• 3.5.3 油膜溫升理論計算40-41
• 3.5.4 工作臺和底座的溫度場分析結(jié)果41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 重型靜壓推力軸承變形場的數(shù)值預(yù)測研究45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 熱彈性力學(xué)的平衡微分方程45-46
• 4.3 彈性力學(xué)的平衡微分方程46-47
• 4.4 靜壓支承變形場計算47-53
• 4.4.1 設(shè)置初始條件和邊界條件47-48
• 4.4.2 靜壓支承變形場結(jié)果分析48-53
• 4.5 油膜潤滑的預(yù)測模型53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 試驗驗證研究56-62
• 5.1 引言56
• 5.2 試驗裝置56-57
• 5.3 試驗研究方法57-58
• 5.3.1 檢驗關(guān)鍵部件57
• 5.3.2 精調(diào)工作臺底座57-58
• 5.3.3 試驗步驟58
• 5.4 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析58-61
• 5.4.1 導(dǎo)軌的溫度58-60
• 5.4.2 底座各面的溫度60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 致謝67

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