【摘要】：高速角接觸球軸承是高速電主軸等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常用支承件,高速運(yùn)行過程中角接觸球軸承的滾動(dòng)體、套圈、保持架之間的摩擦發(fā)熱引起的溫升,導(dǎo)致軸承發(fā)生較大變形,使運(yùn)行不平穩(wěn)、效率降低,最終影響電主軸的性能。油氣潤(rùn)滑是高速角接觸球軸承的常用冷卻潤(rùn)滑方式,研究油氣潤(rùn)滑二相流對(duì)軸承熱特性的影響,對(duì)提高角接觸球軸承的冷卻潤(rùn)滑效率及其支承裝置的性能,具有重要的意義。本文以彈流潤(rùn)滑理論、軸承運(yùn)動(dòng)學(xué)和熱力學(xué)等理論為基礎(chǔ),建立7006C角接觸球軸承流體域和固體域物理模型,應(yīng)用CFD方法和有限元法,對(duì)軸承油氣潤(rùn)滑的熱特性進(jìn)行了流固耦合數(shù)值分析,研究了潤(rùn)滑參數(shù)和工況參數(shù)對(duì)軸承油氣潤(rùn)滑特性和變形特性的影響。分析結(jié)果表明:1)軸承油氣潤(rùn)滑入口和出口處油氣的馬赫數(shù)超過0.3,對(duì)軸承油氣潤(rùn)滑流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,若不考慮空氣的可壓縮性,軸承溫升的數(shù)值分析結(jié)果偏高,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比誤差較大;考慮空氣的可壓縮性,軸承溫升的數(shù)值分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近,有一致的變化趨勢(shì)。2)軸承油氣潤(rùn)滑流場(chǎng)入口、出口處流速較大,小球和保持架附近流速較小;小球間的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生油氣渦旋;潤(rùn)滑油主要分布在內(nèi)、外滾道表面和小球表面,保持架附近潤(rùn)滑油分布較少;軸承腔內(nèi)部靜壓壓強(qiáng)隨供氣壓力增大而增大;徑向載荷和轉(zhuǎn)速的增大使軸承生熱量增加,軸承溫度升高,增加油氣入口數(shù)量和增大供氣壓力使油氣的對(duì)流換熱作用增強(qiáng),軸承溫度降低;油氣入口采用對(duì)稱分布使軸承溫度場(chǎng)分布均勻。3)軸承內(nèi)、外套圈固體域內(nèi)的溫度場(chǎng)受油氣潤(rùn)滑流場(chǎng)的溫度場(chǎng)影響,具有相似的分布規(guī)律,高溫區(qū)分布在小球與滾道接觸區(qū)附近,低溫區(qū)分布在入口附近;軸承摩擦產(chǎn)生的部分熱量通過套圈內(nèi)壁面沿壁面法線方向向外傳導(dǎo)、擴(kuò)散,套圈固體域內(nèi)的溫度場(chǎng)呈放射狀分布。4)軸承套圈內(nèi)溫度較高處熱變形能較大,溫度較低處熱變形能小,軸承溫度升高使套圈熱變形能增加,熱應(yīng)變?cè)龃?增加油氣入口數(shù)量使空氣流量增加,軸承溫升降低,軸承套圈熱變形能減小,熱應(yīng)變減小;油氣入口采用軸對(duì)稱分布時(shí),熱變形分量沿垂直對(duì)稱軸方向相互抵消,套圈總熱變形減小。軸承油氣潤(rùn)滑流場(chǎng)和流場(chǎng)對(duì)軸承套圈熱變形的影響的研究,為研究軸承油氣潤(rùn)滑提供了有效的方法,對(duì)軸承相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

高速角接觸球軸承油氣潤(rùn)滑二相流流固耦合熱特性分析8)潤(rùn)滑膜沿厚度方向粘度不變；) 一般形式的雷諾方程體微團(tuán)定義為與微分無限小含義相同的由大量流體質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)團(tuán)，小，相對(duì)流體質(zhì)點(diǎn)足夠大，包含大量流體分子，能夠被看成是連續(xù)介質(zhì)V，，圖 2.1 是直角坐標(biāo)系下運(yùn)動(dòng)的流體微團(tuán)模型。

高速角接觸球軸承油氣潤(rùn)滑二相流流固耦合熱特性分析環(huán)狀流的管壁上有一層液膜，中心為氣核，氣核中帶有因氣流撕裂管壁液膜小液滴，如圖 2.2(e)所示。(6) 彌散流當(dāng)管道中的含氣量繼續(xù)增加到最大值時(shí)，中心氣柱直徑幾乎等于管道直徑，完全的霧化，管壁上的液相薄膜也將徹底消失，僅僅存在星星點(diǎn)點(diǎn)的隨機(jī)分中的液滴隨著氣柱的流動(dòng)而流動(dòng)，如圖 2.2(f)所示。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH117.2;TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 曾群鋒;劉成;張進(jìn)華;;高速軸承油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J];潤(rùn)滑與密封;2015年03期

2 劉成;張進(jìn)華;閆柯;翟強(qiáng);曾群鋒;;噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)高速滾動(dòng)軸承油氣潤(rùn)滑兩相流特性的影響[J];潤(rùn)滑與密封;2015年01期

3 王鈺德;;軸承套圈熱變形原因及應(yīng)對(duì)方法探析[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2014年32期

4 呂亞國(guó);張美華;劉振俠;胡劍平;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔油氣兩相流流動(dòng)數(shù)值研究及驗(yàn)證[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2014年11期

5 陳薄;陳國(guó)定;王濤;;軸承腔中均勻流體/壁面油膜分層流動(dòng)分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年21期

6 孫啟國(guó);周正輝;王躍飛;汪雄師;;油氣兩相流管道含油率及油膜波動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)研究[J];潤(rùn)滑與密封;2014年07期

7 孫恒超;陳國(guó)定;陳薄;;泛結(jié)構(gòu)條件下軸承腔油氣兩相流動(dòng)的�；椒╗J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2014年08期

8 翟強(qiáng);朱永生;閆柯;王寧;劉成;王東峰;;高速角接觸軸承油氣潤(rùn)滑兩相流動(dòng)特性數(shù)值研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

9 孫啟國(guó);王瑩;王躍飛;周正輝;汪雄師;;基于ECT對(duì)油氣潤(rùn)滑中油膜厚度的研究[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2014年03期

10 趙靜宇;劉振俠;胡劍平;呂亞國(guó);;考慮油氣傳熱傳質(zhì)耦合的軸承腔內(nèi)壁油膜運(yùn)動(dòng)研究[J];推進(jìn)技術(shù);2014年07期

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1 蔣書運(yùn);;高速滾動(dòng)軸承油氣二相流潤(rùn)滑試驗(yàn)研究[A];2006全國(guó)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（三）[C];2006年

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1 孟杰;高速電主軸動(dòng)力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2008年

2 李強(qiáng)偉;油氣兩相流流量及相關(guān)參數(shù)測(cè)量研究[D];浙江大學(xué);2007年

3 王微微;氣液兩相流參數(shù)檢測(cè)新方法研究[D];浙江大學(xué);2006年

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3 姚松亮;油氣兩相流潤(rùn)滑靜壓油墊軸承承載機(jī)理研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

4 王躍飛;油氣環(huán)狀流流動(dòng)和潤(rùn)滑性能的實(shí)驗(yàn)與仿真研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2014年

5 牛鵬;滾動(dòng)軸承油氣兩相流潤(rùn)滑特性研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

6 張永鋒;油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)用理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2011年

7 王斌;油氣兩相流流型的研究[D];浙江大學(xué);2006年

8 吳建榮;油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)及其在熱軋平整機(jī)中應(yīng)用的研究[D];東北大學(xué);2006年

9 王志坤;高速電主軸滾動(dòng)軸承油氣兩相流潤(rùn)滑試驗(yàn)研究[D];東南大學(xué);2005年

10 黃曉明;高速電主軸熱態(tài)特性的有限元分析[D];廣東工業(yè)大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2531978