连退平整支承辊轴承腔内油雾流场的数值模拟及润滑效果的研究

论文摘要

油雾润滑技术是一种能连续有效地将油雾化为小颗粒的集中供油方式,由于其具有的独特优点,在国外已经运用的很广泛,国内运用的场合也越来越多。因此,很有必要对油雾润滑理论及其润滑规律展开深入的研究。譬如,重载轴承在泵腔里旋转的情况下,油雾在泵腔里是如何到达润滑点的?不同油雾供给量对泵腔里油雾流场及滚动轴承润滑效果的影响如何?相同油雾供给量下,轴承温升与轴承滚子生热率之间的关系如何?理论仿真结果与实际流场的差异有多大?这些都是工程人员在现场应用中所关心的问题。本课题就是以此背景下提出的,上述几个问题也就是本论文关心的问题。首先,本文根据对国内某钢铁公司油雾润滑的现场应用状况进行了详细的调查,根据调查结果对连退平整机轴承腔内流场的物理模型进行测绘,并根据测绘结果应用Pro/E软件对油雾的流体域空间进行实体建模。其次,应用专业网格划分软件Gambit对流体域实体模型进行网格划分,并进行符合工况的边界条件设置。最后,应用Fluent软件,在泵内轴转速不变以及两种供油量的情况下,分别针对轴承滚子生热率为10kW/m3、15kW/m3、20kW/m3、25kW/m3、30kW/m3、35kW/m3这6种情况下的流域温升进行数值模拟。通过对数值计算结果收敛的油雾速度矢量场、温度场和压力场进行分析,可以得出以下结论：随着滚子生热率的提高,泵内温度逐步升高,增大油雾供给量可以在一定程度增加油雾的散热能力,降低连退平整支承辊的温度；流体域空间内充满速度矢量,油雾跟随速度矢量场的方向运动。轴承腔的入口处有逆流的存在,上下出入孔速度矢量明显高于腔内其他流场速度矢量。越靠近旋转轴,由于气场的连带作用,流场的速度矢量就越大；润滑腔里形成微弱的正压,大部分空间为正压,但在出口处有负压存在,随着油雾供给量的增加,腔内正压提高,负压加大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及来源
• 1.2 国内外流场仿真及测试发展状态
• 1.3 课题的目的及意义
• 1.4 课题研究的方法及途径
• 1.5 本论文的主要工作
• 第2章 流场数值模拟仿真的理论基础
• 2.1 计算流体动力学CFD概论
• 2.2 计算流体力学的基础数学模型
• 2.2.1 有限体积法
• 2.2.2 流体动力学控制方程
• 2.2.3 流体域的数值离散
• 2.2.4 流场计算的Simple算法
• 2.2.5 流场计算的三维湍流模型
• 2.3 流体域建模及其网格的划分
• 第3章 CFD软件概论
• 3.1 CFD领域通用商业软件的现状
• 3.2 CFD软件的计算步骤流程
• 3.3 GMBIT划分网格的特点
• 3.4 本课题Fluent软件应用简介及并行计算
• 第4章 流域建模及仿真分析
• 4.1 流体域建模及其网格的划分
• 4.1.1 流体域的实体建模
• 4.1.2 泵腔内流体域的网格划分
• 4.2 泵腔内数值模拟参数的设定及其结果分析
• 4.2.1 泵腔内数值模拟参数的设定
• 4.2.2 流域温度场仿真结果与分析
• 4.2.3 流域速度与压力场仿真结果与分析
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 截面温度云图
• 附录二 总体速度矢量图
• 附录三 总体雾压云图