流气耦合状态下动静压轴承油膜温度场分析

论文摘要

动静压轴承在工作过程中由于主轴转速的不断提高或受到较大载荷冲击作用，使轴承温升急剧增加，进而影响轴承的润滑效果，导致轴承内部零件表面灼伤甚至相互胶合、咬死而报废，后果很严重。因而对动静压轴承内部油膜温升机理及温度场分布的研究具有较大的理论意义和工程应用价值。论文进行了如下几方面的研究：1．分析了流体的特性、流体运动的类型、流体的运动轨迹，建立了流体力学的基本控制方程，对控制方程进行了离散；2．分析了球磨机动静压轴承的工作原理，研究了动静压轴承油腔及回油槽的布置、油膜宽径比、供油压力和过圆环面的流速、计算了相关参数、建立了动静压油膜轴承的三维造型；3．探讨了动静压轴承温升的原因，建立了剪切流、压差流及脉冲载荷产生温升的数学模型，对压差流与剪切流温升比值进行了分析；4．建立了动静压轴承流场数值模拟的模型，分析了流气耦合状态下的压力场、温度场和流动轨迹。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 对轴承结构的研究
• 1.2.2 对动静压轴承承载性能的研究
• 1.2.3 对动静压轴承温度变化的研究
• 1.2.4 动静压轴承的发展趋势
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 流体力学基础理论
• 2.1 计算流体力学概述
• 2.1.1 计算流体力学特征及优势
• 2.1.2 计算流体力学的进展
• 2.2 流体力学基础知识
• 2.2.1 流体的物理性质
• 2.2.2 流体的分类
• 2.2.3 作用于流体上的力
• 2.2.4 流体流动的描述
• 2.2.5 流体流动的分类
• 2.3 计算流体力学的基本控制方程
• 2.4 控制方程的离散
• 2.5 本章小结
• 第3章 动静压轴承结构设计
• 3.1 动静压轴承的工作原理
• 3.1.1 动压轴承和静压轴承的特点
• 3.1.2 球磨机动静压油膜轴承的工作原理
• 3.2 动静压轴承设计原理
• 3.2.1 油腔及回油槽布置
• 3.2.2 油膜厚度计算方法
• 3.2.3 油膜轴承宽径比
• 3.2.4 供油压力和润滑油的选择
• 3.2.5 过圆环面的速度和流量计算
• 3.3 动静压轴承结构参数和工作参数
• 3.3.1 结构参数
• 3.3.2 工作参数
• 3.4 本章小结
• 第4章 动静压轴承温升机理研究
• 4.1 动静压轴承温升机理的研究
• 4.2 动静压轴承温升数学模型
• 4.2.1 液体剪切流动产生的温升
• 4.2.2 液体压差流动产生的温升
• 4.2.3 脉冲载荷产生的温升
• 4.3 压差流与剪切流温升比值
• 4.4 本章小结
• 第5章 动静压轴承流场数值模拟建模
• 5.1 动静压轴承数值模拟求解器的选取
• 5.2 FLUENT 概述
• 5.2.1 FLUENT 适用范围
• 5.2.2 前期问题分析以及通用求解过程
• 5.3 动静压轴承数值模拟规划
• 5.3.1 模型导入
• 5.3.2 网格划分
• 5.3.3 检查网格质量
• 5.3.4 设置边界面和流体区域
• 5.4 数据保存及网格输出
• 5.5 本章小结
• 第6章 动静压轴承流场数值计算和结果分析
• 6.1 油膜数值分析基本假设
• 6.2 油膜数值分析基本工作
• 6.2.1 网格处理
• 6.2.2 求解类型
• 6.2.3 材料选择和建立
• 6.2.4 边界条件赋值
• 6.2.5 控制参数及迭代
• 6.2.6 收敛标准
• 6.3 流场结果分析
• 6.3.1 压力场结果与分析
• 6.3.2 温度场结果与分析
• 6.3.3 流动轨迹结果与分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 进一步研究内容
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果