超高速磨削可以顯著提高加工件的表面質量和加工精度,實現優(yōu)質與高效加工的完美結合。液體潤滑動靜壓軸承具有回轉精度高、動態(tài)剛性和阻尼減振性能好、使用壽命長等優(yōu)點,在超高速磨削電主軸領域有廣泛的應用前景。液體動靜壓軸承的設計分析多基于傳統(tǒng)的雷諾方程,忽略了油膜曲率、慣性項、徑向流場變化等因素對軸承性能的影響,對軸心位置在擾動載荷作用下的瞬態(tài)變化過程也沒有給予足夠的關注。本文以超高速大負荷磨削電主軸用液體潤滑動靜壓軸承為研究對象,針對具有典型深淺腔結構的動靜壓軸承開展研究,主要工作如下:(1)基于Navier-Stokes方程的CFD方法,考慮油膜曲率、慣性項、徑向流場變化等因素對軸承性能的影響,對液體動靜壓軸承進行數值求解。以典型結構形式的深淺腔液體動靜壓軸承為研究對象,考慮油膜厚度尺寸,采用ICEM CFD軟件,以O型Block分塊劃分的結構化網格劃分方式,對液體動靜壓軸承潤滑油膜進行三維模型網格劃分,以動網格更新的方法來實現對不同偏心率油膜的快速建模。(2)采用有限體積法的CFD軟件FLUENT,對深淺腔液體動靜壓軸承進行了數值計算,分析液體動靜壓軸承潤滑油膜的壓力場、溫度場分布,研究了轉速、偏心率等參數對油膜壓力場、溫度場分布的影響規(guī)律;考慮油膜軸承的油膜破裂現象,分析了油膜壓力分布中負壓力對油膜承載力的影響。(3)基于6DOF模型及動網格的計算方法,對具有典型結構形式的液體動靜壓軸承進行動力學特性計算與分析;用非線性迭代方法,計算外載荷作用下軸心軌跡的瞬態(tài)變化過程,開發(fā)出計算分析程序;通過嵌入UDF宏程序以動網格更新方法來實現對軸頸位置的擾動,并通過求解Navier-Stokes方程得到軸頸擾動前后位置變化后的瞬態(tài)油膜力,然后結合數值計算的差分方法,求解動靜壓軸承油膜剛度、阻尼動力特性系數,并比較分析了不同轉速下動靜壓軸承動力特性系數的變化規(guī)律。
【學位單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG580.2
【部分圖文】：

與研究意義術產業(yè)的迅速發(fā)展，光學玻璃、鈦合金、高級陶瓷等材料因備受使用者青睞。但這些材料由于其具有硬度大、容易脆化加工過程復雜，成為普及化應用的瓶頸。超高速磨削作為近工技術，可以顯著提高加工表面質量和加工精度，實現優(yōu)質以有效突破這一瓶頸。超高速磨削的磨削線速度可達 150m加工效率可以與切削加工相媲美[2,3]。超高速磨削機床中的重要組成部分，因其在機械加工中的高能。含有液體動靜壓軸承的電主軸如圖 1.1，刀具主軸由兩]，與傳統(tǒng)的機床主軸驅動方式相比，省去了復雜的齒輪箱傳調速范圍寬、啟動和停車反應快速等優(yōu)點[5]。電機直接驅動是當前超高速機床行業(yè)的發(fā)展趨勢[6]。

降低介質在油腔的湍流效應。出油位置在軸承與軸頸間隙的端面處，間隙厚度為微米級可以造成很大的出油液阻，使動靜壓軸承的油腔內可以保持較大的油膜壓力。其結構如圖 3.1 所示，其實體模型如圖 3.2 所示，具體結構參數如表 3.1 所示進油口軸瓦淺腔深腔軸頸 圖 3.1 深淺腔動靜壓軸承結構圖 圖 3.2 深淺腔動靜壓軸承實體模型

如圖3.3 所示，因油膜的厚度為微米級，所以在建模時應首先將 Solidworks 的默認尺寸單位毫米更改為微米，以提高其幾何精度，避免后續(xù)導入網格劃分軟件時因三維幾何體尺寸精度不夠而造成幾何特征丟失。
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本文編號：2871607