主軸是旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的重要部件,其運(yùn)動(dòng)精度直接影響系統(tǒng)使用性能,于是主軸的核心部件——軸承就顯得至關(guān)重要。因此,探索和提升軸承的運(yùn)動(dòng)精密度和性能需求對(duì)研究精密加工具有重要的價(jià)值。在機(jī)械加工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,軸承同時(shí)受到軸向載荷和徑向載荷的作用,尤其對(duì)于液體靜壓止推軸承,軸向載荷更為突出,加之在加工過(guò)程中因誤差的存在,軸承的端面不同程度的存在尺寸誤差,工作狀態(tài)中的軸向振動(dòng)以及溫升等原因,決定了止推軸承在工作狀態(tài)會(huì)不可避免的產(chǎn)生軸向跳動(dòng),從而產(chǎn)生端面波動(dòng)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響著加工的精密度。因此,研究端面波動(dòng)產(chǎn)生的影響,顯得尤為重要。針對(duì)液體靜壓止推軸承的端面波動(dòng)問(wèn)題,本文從占主導(dǎo)地位的基頻諧波跳動(dòng)入手,將其納入封油面間隙變化方程,通過(guò)對(duì)端面波動(dòng)影響下的構(gòu)建止推軸承建模,模擬封油面間隙變化情況,選用有限差分計(jì)算極坐標(biāo)系下Reynolds方程,獲得封油面上的壓力分布,分析討論了端面基波的周期、幅值和相位以及油膜厚度、靜壓腔個(gè)數(shù)對(duì)靜壓止推軸承特性的影響。具體工作內(nèi)容如下:(1)對(duì)端面波動(dòng)作用下的止推軸承進(jìn)行了建模,確立了其結(jié)構(gòu)參數(shù),推導(dǎo)了含有離心慣性力項(xiàng)在內(nèi)的柱型坐標(biāo)系Reynolds方程,根據(jù)止推軸承的模型推算了端面波動(dòng)下的油膜厚度表達(dá)式。(2)對(duì)端面波影響下的液體靜壓止推軸承模型進(jìn)行了數(shù)值分析計(jì)算,綜合考慮Reynolds方程和流量里連續(xù)方程,采用有限差分法,對(duì)其進(jìn)行離散求解,推導(dǎo)了止推軸承封面面壓力分布和靜壓腔壓力的數(shù)學(xué)表達(dá)式,以有限差分編寫(xiě)MATLAB程序?qū)ζ淝蠼庥?jì)算。(3)推導(dǎo)出了靜壓推力軸承的靜態(tài)特性的一系列求解公式,提出了動(dòng)壓比例系數(shù)的概念并對(duì)其計(jì)算方法進(jìn)行了說(shuō)明和推導(dǎo)。采用自行編制的有限差分法,對(duì)端面波動(dòng)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行變換,分析了不同轉(zhuǎn)速、油膜厚度、靜壓腔數(shù)量和端面波動(dòng)周期、曲面幅值、靜壓腔相位角等參數(shù)相互影響下的靜態(tài)特性變化情況。(4)推導(dǎo)出了非定常運(yùn)動(dòng)Reynolds方程以及止推軸承的剛度和阻尼計(jì)算公式,分析了端面波動(dòng)參數(shù)對(duì)剛度及阻尼系數(shù)的影響,得到了不同轉(zhuǎn)速、油膜厚度、靜壓腔數(shù)量以及端面波動(dòng)周期、曲面幅值、靜壓腔相位角等參數(shù)相互影響下的的剛度阻尼變化圖,分析了其變化規(guī)律。本文分析了端面波動(dòng)影響對(duì)液體靜壓止推軸承性能的影響,對(duì)精密機(jī)械加工有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH133.36
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
本文涉及的符號(hào)說(shuō)明
第1章 緒論
    1.1 課題研究目的與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 表面粗糙度對(duì)軸承性能影響研究
        1.2.2 誤差對(duì)軸承性能影響研究
        1.2.3 離心力和慣性流對(duì)軸承性能影響研究
        1.2.4 滑動(dòng)軸承靜動(dòng)態(tài)性能研究
        1.2.5 滑動(dòng)軸承計(jì)算方法研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容與研究方法
第2章 端面波動(dòng)影響下的液體靜壓止推軸承建模
    2.1 端面波動(dòng)影響下的液體靜壓止推軸承結(jié)構(gòu)模型
    2.2 端面波動(dòng)影響下的液體靜壓止推軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.3 Reynolds方程的推導(dǎo)及其邊界條件
        2.3.1 Reynolds方程的推導(dǎo)
        2.3.2 邊界條件
    2.4 軸承間隙函數(shù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 端面波動(dòng)影響下的液體靜壓止推軸承數(shù)值解析
    3.1 Reynolds方程的差分計(jì)算
        3.1.1 差商的推導(dǎo)
        3.1.2 超松弛迭代法
        3.1.3 收斂準(zhǔn)則
    3.2 流量平衡方程及差分計(jì)算
    3.3 迭代計(jì)算流程圖
    3.4 本章小結(jié)
第4章 端面波動(dòng)影響下液體靜壓止推軸承靜態(tài)特性分析
    4.1 承載力計(jì)算
    4.2 摩擦力矩計(jì)算
    4.3 摩擦功率計(jì)算
    4.4 溫升計(jì)算
    4.5 動(dòng)壓比例系數(shù)計(jì)算
    4.6 計(jì)算結(jié)果及分析
        4.6.1 壓力分布
        4.6.2 端面波動(dòng)周期對(duì)靜態(tài)特性的影響
        4.6.3 端面波動(dòng)幅值對(duì)靜態(tài)特性的影響
        4.6.4 油膜厚度對(duì)靜態(tài)特性的影響
        4.6.5 端面波動(dòng)相位角對(duì)靜態(tài)特性的影響
        4.6.6 油腔個(gè)數(shù)對(duì)對(duì)靜態(tài)特性的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 端面波動(dòng)影響下液體靜壓止推軸承動(dòng)態(tài)特性分析
    5.1 非定常運(yùn)動(dòng)的Reynolds方程
    5.2 動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的計(jì)算
    5.3 動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的求解
    5.4 計(jì)算結(jié)果及分析
        5.4.1 端面波動(dòng)周期對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
        5.4.2 端面波動(dòng)幅值對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
        5.4.3 油膜厚度對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
        5.4.4 端面波動(dòng)相位角對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
        5.4.5 油腔個(gè)數(shù)對(duì)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2846505