大型球磨机动静压轴承热态特性及承载能力分析

论文摘要

球磨机本身作为一种重型机械,被广泛地应用于冶金、化工、建材、煤炭等行业。滑动轴承作为球磨机主要的使用方式,不仅支撑着整个筒体的重量,还要承受着物料及磨球本身对筒体产生的冲击载荷。在实际生产过程中,人们经常遇到滑动轴承被烧坏的状况,一旦出现轴瓦损坏或损伤,因修复时期长,严重影响生产效率。由滑动轴承失效而引起的球磨机故障经常发生,因此对滑动轴承油膜温度的研究有着很重要的意义。液体动静压滑动轴承在正常工作时,由于润滑油具有粘性,使得润滑油的温度升高。随着润滑油的温度升高,导致粘度的下降,从而影响油膜的承载能力,严重时就会导致轴承失效。而传到轴承上的热量会使轴承产生变形,而产生影响最大的是轴承的温度分布,如果温度分布均匀,温差不大,则轴承的局部变形会相对减小。基于此,本文概述了球磨机及其常用轴承,分析了恒流量供油方式和恒压力供油方式的不同和各自特点,并对恒流量供油方式的油膜刚度和承载力做了一定的理论推导。在理论上,还对基本的传热方式、粘温关系、温升的能量方程、雷诺方程及分析使用的边界条件做了一定的阐述。在理论分析的基础上,本文利用计算机流体仿真软件FLUENT进行数值模拟,建立油膜的有限元模型,对不同转速下的油膜温度分布做了分析,并在考虑油膜粘温特性的情况下,分析油膜承载力的特点及其变化特征。本文还利用流固耦合传热的方法,建立的油膜与轴承的耦合模型,用来模拟油膜中所产生的热量向轴承传递的状况,论文的研究工作对球磨机动静压轴承的设计及应用有着工程实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 球磨机概述及其国内外发展现状
• 1.1.1 国外现状
• 1.1.2 国内现状
• 1.2 球磨机轴承应用与发展
• 1.2.1 液体动压轴承
• 1.2.2 液体静压轴承
• 1.2.3 液体动静压轴承
• 1.2.4 滚动轴承
• 1.3 液体动静压轴承概况
• 1.4 动静压轴承温度研究相关现状
• 1.5 课题背景和主要研究内容
• 1.5.1 课题背景
• 1.5.2 论文研究内容
• 第2章 动静压轴承原理及球磨机轴承结构
• 2.1 动静压轴承
• 2.2 动静压轴承分类
• 2.2.1 按工作原理分类
• 2.2.2 按轴承结构分类
• 2.2.3 按动静压轴承供油方式分类
• 2.3 液体动静压支撑工作原理
• 2.3.1 恒压供油式轴承工作原理
• 2.3.2 恒流量供油式轴承工作原理
• 2.4 恒流量供油式油膜承载能力和刚度
• 2.5 MQY5585球磨机动静压轴承结构
• 2.6 本章小结
• 第3章 动静压轴承温度理论
• 3.1 轴承温升概述
• 3.2 热传递基本过程
• 3.3 粘度和温度的关系方程
• 3.4 油膜温升的能量方程及其简化
• 3.5 雷诺方程及其数值解
• 3.6 热传导方程及其边界条件
• 3.7 本章小结
• 第4章 球磨机动静压轴承油膜温度分析
• 4.1 FLUENT软件概述
• 4.1.1 FLUENT软件分析过程
• 4.2 油膜温度分析
• 4.2.1 建立几何模型
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 求解器选择
• 4.2.4 FLUENT基本物理模型选择
• 4.2.5 设定边界条件
• 4.3 油膜温度分布特征
• 4.3.1 球磨机工作转速与临界转速
• 4.3.2 油膜温度分布
• 4.4 本章小结
• 第5章 考虑温度下球磨机动静压轴承承载能力分析
• 5.1 球磨机动静压轴承外载荷计算
• 5.2 油膜承载力分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 球磨机动静压轴承温度分析
• 6.1 流固耦合传热
• 6.1.1 流固耦合传热概述
• 6.1.2 流动与传热的基本微分方程
• 6.1.3 耦合边界及微分方程的数值解
• 6.2 动静压轴承温度分析
• 6.2.1 创建几何模型
• 6.2.2 定义材料参数
• 6.2.3 定义边界条件
• 6.3 动静压轴承温度分布特征
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢