本文關(guān)鍵詞：基于小孔節(jié)流的液體動(dòng)靜壓混合軸承動(dòng)力特性優(yōu)化研究

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【摘要】：高速主軸是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備高速化的首要條件,而精密高速軸承是主軸單元的核心部件,是實(shí)現(xiàn)主軸高速化的關(guān)鍵技術(shù),其性能的好壞直接決定了主軸單元的工作質(zhì)量。液體動(dòng)靜壓軸承是在液體靜壓軸承的基礎(chǔ)上利用其節(jié)流原理,使壓力油流經(jīng)節(jié)流器后進(jìn)入油腔產(chǎn)生靜壓承載力,降低了軸承在啟動(dòng)和停車時(shí)由于潤滑不良而導(dǎo)致的軸頸和軸瓦之間的摩擦磨損；同時(shí),在軸承工作時(shí)又充分地利用了油膜的動(dòng)壓效應(yīng),提高了油膜的承載力和靜動(dòng)態(tài)性能。從而液體動(dòng)靜壓軸承具有摩擦阻力小、抗振性好以及較高的承載力和油膜剛度而得到廣泛應(yīng)用。本文主要研究深淺腔動(dòng)靜壓軸承相關(guān)參數(shù)對(duì)流場內(nèi)油膜動(dòng)力特性的影響,并以剛度最大準(zhǔn)則為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到合理的軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文的主要研究內(nèi)容如下： 在分析動(dòng)靜壓軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理的基礎(chǔ)之上,建立了深淺腔動(dòng)靜壓軸承潤滑理論的數(shù)學(xué)模型——雷諾方程和流量守恒方程；同時(shí),根據(jù)油膜在流場內(nèi)的工作特性,提出并分析了決定油膜動(dòng)態(tài)特性的八個(gè)動(dòng)特性系數(shù),并由定義推導(dǎo)得到了油膜剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的數(shù)值求解模型。 在Fluent工具平臺(tái)上建立了基于CFD的深淺腔動(dòng)靜壓軸承油膜流場的數(shù)值計(jì)算模型；探討了符合深淺腔動(dòng)靜壓軸承油膜的網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)定和計(jì)算參數(shù)選擇的方法,油膜三維離散網(wǎng)格模型劃分采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,劃分網(wǎng)格時(shí)采用強(qiáng)制網(wǎng)格尺寸函數(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算效率和精度地綜合最優(yōu)；利用所建立的模型和CFD計(jì)算方法計(jì)算得到了深淺腔動(dòng)靜壓軸承內(nèi)部油膜流場的壓力分布、速度分布等流場特性。 在Fluent工具平臺(tái)上分析了深淺腔動(dòng)靜壓軸承工作參數(shù)(轉(zhuǎn)速、供油壓力)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(節(jié)流孔徑、油膜厚度、偏心率)對(duì)油膜剛度和承載力的影響規(guī)律并與工程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較；以剛度最大準(zhǔn)則為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)深淺腔動(dòng)靜壓軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,合理的優(yōu)化了軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)。 本文的研究工作對(duì)深淺腔動(dòng)靜壓軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)優(yōu)化具有重要的工程參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)靜壓軸承 流體動(dòng)力學(xué) 油膜承載力 油膜剛度
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 主要符號(hào)11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 論文背景及研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 存在的問題18-19
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容19-21
• 第2章 動(dòng)靜壓軸承結(jié)構(gòu)原理及Fluent軟件簡介21-30
• 2.1 動(dòng)靜壓軸承概述21-22
• 2.2 動(dòng)靜壓軸承的分類22-23
• 2.2.1 按軸承結(jié)構(gòu)分類22
• 2.2.2 按油腔數(shù)目和結(jié)構(gòu)分類22
• 2.2.3 按供油方式分類22-23
• 2.2.4 按工作原理分類23
• 2.3 動(dòng)靜壓軸承的工作原理23-24
• 2.4 動(dòng)靜壓軸承的裝配24-25
• 2.5 動(dòng)靜壓軸承的節(jié)流器25-26
• 2.6 Fluent結(jié)構(gòu)簡介26
• 2.7 Fluent的理論基礎(chǔ)26-29
• 2.7.1 流場數(shù)學(xué)模型概論27
• 2.7.2 數(shù)學(xué)模型的離散方法27-28
• 2.7.3 代數(shù)方程組的求解28-29
• 2.8 Fluent求解計(jì)劃29
• 2.9 本章小結(jié)29-30
• 第3章 動(dòng)靜壓軸承內(nèi)部油膜流場模型30-49
• 3.1 動(dòng)靜壓軸承油膜的流態(tài)30
• 3.2 動(dòng)靜壓軸承油膜流場的數(shù)學(xué)模型30-36
• 3.2.1 雷諾方程31-33
• 3.2.2 流量守恒方程33-36
• 3.3 油膜的8個(gè)動(dòng)特性系數(shù)36-40
• 3.4 油膜動(dòng)特性系數(shù)的求解40-44
• 3.4.1 油膜剛度系數(shù)的求解40-43
• 3.4.2 油膜阻尼系數(shù)的求解43-44
• 3.5 數(shù)值模擬方案44-48
• 3.5.1 模型的建立44-45
• 3.5.2 模型的網(wǎng)格劃分45-46
• 3.5.3 Fluent模擬計(jì)算46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 動(dòng)靜壓軸承數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化49-74
• 4.1 動(dòng)靜壓軸承的數(shù)值模擬結(jié)果49-51
• 4.2 動(dòng)靜壓軸承的流場特性分析51-54
• 4.2.1 供油壓力對(duì)油膜壓力場的影響51-53
• 4.2.2 轉(zhuǎn)速對(duì)油膜壓力場的影響53-54
• 4.3 動(dòng)靜壓軸承參數(shù)對(duì)油膜承載力及剛度的影響54-61
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速對(duì)油膜承載力及剛度的影響54-57
• 4.3.2 供油壓力對(duì)油膜承載力及剛度的影響57-59
• 4.3.3 節(jié)流孔徑對(duì)油膜承載力及剛度的影響59-61
• 4.4 動(dòng)靜壓軸承數(shù)值模擬結(jié)果與工程計(jì)算結(jié)果的比較61-64
• 4.4.1 供油壓力對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響對(duì)比62
• 4.4.2 節(jié)流孔徑對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響對(duì)比62-63
• 4.4.3 軸承間隙對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響對(duì)比63
• 4.4.4 轉(zhuǎn)速對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響對(duì)比63-64
• 4.5 動(dòng)靜壓軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化64-72
• 4.5.1 節(jié)流孔徑的優(yōu)化64-66
• 4.5.2 軸承間隙的優(yōu)化66-70
• 4.5.3 優(yōu)化后的8個(gè)動(dòng)特性系數(shù)70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-74
• 第5章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 結(jié)論74
• 5.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-79
• 附錄 (攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文)79

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