本文關鍵詞：油氣兩相流潤滑靜壓油墊軸承承載機理研究

  更多相關文章： 靜壓軸承 油氣潤滑 油氣兩相流 靜態(tài)承載性能 流變特性

【摘要】：滑動軸承具有較高的回轉精度、良好的阻尼特性和抗振性、無磨損壽命長等優(yōu)點,依然是高速精密磨床、車床以及高速精密加工中心主軸軸承技術的重要選擇。傳統(tǒng)的空氣滑動軸承轉速高,但承載性能差。液體滑動軸承則承載性能好,但轉速較低。這些差異性限制了高速大負載精密機床主軸軸承技術的發(fā)展,影響了我國高速大負載精密裝備技術進一步提高。油氣兩相流潤滑作為一種新型潤滑技術,相對于傳統(tǒng)單相流體潤滑具有優(yōu)良的冷卻性能和潤滑性能,而且耗油量低、潤滑效率高、經(jīng)濟又環(huán)保,已在多個潤滑領域得到應用。目前,油氣潤滑技術成功應用于靜壓軸承尚未見到公開報道。國內外關于油氣兩相流動壓軸承的研究雖有所報道,但潤滑效果存在較大差異。分析原因是油氣兩相流粘度特性和流變特性十分復雜,兩相流潤滑研究理論相對缺乏,通過實驗在不同的研究工況下得到的結果差別較大。但研究表明油氣潤滑技術應用于滑動軸承總體是有效的。本論文研究將油氣潤滑技術應用于靜壓軸承。油氣介質通過正確輸送,在軸承間隙中發(fā)生流變效應,形成穩(wěn)定、均勻的油氣兩相膜,實現(xiàn)良好的承載能力,高速流動的壓縮空氣可高效的帶走摩擦熱量。研究的目的是發(fā)展新型的滑動軸承潤滑技術,提高滑動軸承的綜合性能。由于相關理論研究不夠成熟,尚沒有形成有效的靜壓軸承油氣潤滑理論,本文試圖從靜壓軸承油氣兩相膜承載機理入手,通過仿真和實驗的方法,開展相關基礎性研究。論文從以下幾個方面開展相關工作：1.建立靜壓油墊軸承結構,模擬軸承的潤滑工況,借鑒并改進旋轉式粘度測試方法,建立油氣兩相流粘度模型。通過理論研究,推導滑動軸承油氣兩相流潤滑的Reynolds修正方程。靜壓軸承為多點潤滑,潤滑工況對潤滑介質的穩(wěn)定性和均一性要求苛刻,為此提出聯(lián)合仿真的方法,基于VOF理論建立多相流模型,研究軸承間隙中油氣兩相膜分布形態(tài),探尋適合靜壓軸承潤滑結構的油氣兩相流比例含量,在此基礎上對油氣兩相膜靜態(tài)承載特性進行仿真研究。2.油氣潤滑系統(tǒng)由油氣兩相流發(fā)生、輸送裝置和潤滑結構組成,需要研究輸送管內油氣兩相流流型及其特點,探尋適合靜壓軸承潤滑結構的流型。論文利用聯(lián)合仿真的方法,進行輸送管內形成油氣環(huán)狀流的仿真研究,研究氣相速度和液相速度對輸送管內油氣環(huán)狀流形成的影響。結合油氣兩相流理論,揭示輸送管內油氣環(huán)狀流轉變機理,更好的滿足靜壓軸承潤滑工況。3.根據(jù)靜壓軸承工作特點,研究油氣潤滑系統(tǒng)中的關鍵零部件,確定實驗靜壓油墊軸承的設計參數(shù)和潤滑工況,建造靜壓油墊軸承浮起實驗臺,為實驗臺配備相匹配的油氣潤滑系統(tǒng)。4.在靜壓油墊軸承浮起實驗臺上開展油氣兩相膜靜態(tài)承載實驗研究,驗證理論分析結果。在各個載荷工況下,測量實驗軸浮起位移量作為性能指標,以油氣兩相流含油率,潤滑油粘度,節(jié)流孔尺寸,及軸承間隙作為實驗變量開展實驗研究,得到靜壓油墊軸承位移-載荷曲線和位移-剛度曲線。并與單相流體(氣或液)潤滑工況進行對比。
【關鍵詞】：靜壓軸承 油氣潤滑 油氣兩相流 靜態(tài)承載性能 流變特性
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.31
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• CONTENTS12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景與意義15-16
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 滑動軸承潤滑技術發(fā)展趨勢17-18
• 1.4 研究內容與特色18-21
• 1.4.1 主要研究內容18-19
• 1.4.2 研究特色19-21
• 第二章 油氣潤滑技術與系統(tǒng)組成21-30
• 2.1 油氣潤滑技術21-23
• 2.1.1 油氣潤滑技術原理22
• 2.1.2 油氣潤滑技術特點22-23
• 2.2 油氣潤滑發(fā)生系統(tǒng)組成23-29
• 2.2.1 供油單元25-27
• 2.2.2 供氣單元27
• 2.2.3 油氣混合單元27-28
• 2.2.4 油氣輸送單元28
• 2.2.5 電控裝置28-29
• 2.3 本章小結29-30
• 第三章 靜壓軸承油氣兩相流潤滑理論30-51
• 3.1 油氣兩相流理論模型30-32
• 3.1.1 油氣兩相流密度模型30-31
• 3.1.2 油氣兩相流粘度模型31-32
• 3.2 油氣兩相流潤滑理論32-34
• 3.2.1 基本假設33
• 3.2.2 Reynolds方程修正33
• 3.2.3 無量綱化33-34
• 3.3 實驗靜壓油墊軸承設計34-35
• 3.4 Solidworks與Fluent15.0聯(lián)合仿真方法35-39
• 3.4.1 CFD概述35-36
• 3.4.2 聯(lián)合仿真方法36-37
• 3.4.3 模型分塊處理與網(wǎng)格劃分37-38
• 3.4.4 動態(tài)鏈接38-39
• 3.5 實驗油墊軸承間隙內油氣兩相流仿真39-49
• 3.5.1 軸承間隙中油氣兩相膜形態(tài)仿真分析40-43
• 3.5.2 油氣兩相膜靜態(tài)承載性能仿真分析43-46
• 3.5.3 油氣兩相膜靜態(tài)承載機理46-47
• 3.5.4 仿真過程監(jiān)測與結果驗證47-49
• 3.6 本章小結49-51
• 第四章 輸送管內油氣環(huán)狀流聯(lián)合仿真51-68
• 4.1 油氣兩相流與VOF界面追蹤技術51-55
• 4.1.1 油氣環(huán)狀流及其特點51-52
• 4.1.2 油氣兩相流控制方程52-54
• 4.1.3 VOF界面追蹤技術54-55
• 4.2 仿真模型與網(wǎng)格劃分55-57
• 4.2.1 Solidworks 3D造型55-56
• 4.2.2 模型網(wǎng)格劃分56-57
• 4.3 參數(shù)設置和仿真計算57-58
• 4.4 輸送管內油氣環(huán)狀流界面仿真分析58-66
• 4.4.1 氣相速度為25m/s工況仿真58-61
• 4.4.2 氣相速度為30m/s工況仿真61-63
• 4.4.3 氣相速度為35m/s工況仿真63-66
• 4.5 油氣環(huán)狀流轉變機理66-67
• 4.6 本章小結67-68
• 第五章 油墊軸承靜壓浮起實驗68-79
• 5.1 靜壓油墊軸承浮起實驗臺68-72
• 5.1.1 軸承實驗臺68-70
• 5.1.2 小孔節(jié)流器結構與安裝方式70-71
• 5.1.3 載荷施加裝置71
• 5.1.4 LVDT位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)71-72
• 5.2 實驗方法與步驟72-73
• 5.3 實驗研究73-77
• 5.3.1 含油率對油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響73-75
• 5.3.2 節(jié)流孔直徑對油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響75-76
• 5.3.3 軸承間隙對油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響76-77
• 5.3.4 潤滑油粘度對油氣兩相膜靜態(tài)承載性能的影響77
• 5.4 本章小結77-79
• 總結與展望79-81
• 參考文獻81-85
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文85-87
• 致謝8

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本文編號：994866