【摘 要】
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静压推力轴承工作台整体结构尺寸大,底座上润滑油膜刚度有限,极易造成两运动副间的润滑油温度明显上升,导致润滑油性能降低、局部油膜破裂、机床热变形、加工精度降低等一系
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静压推力轴承工作台整体结构尺寸大,底座上润滑油膜刚度有限,极易造成两运动副间的润滑油温度明显上升,导致润滑油性能降低、局部油膜破裂、机床热变形、加工精度降低等一系列问题。近年来国内外许多学者从油膜功率损耗角度出发,对静压推力轴承工作台供油系统以及工作时润滑油的摩擦进行了油膜温升研究,而忽略了部分油膜热油携带的影响。因此本文以斜面式双矩形腔油垫静压推力轴承为对象,进行间隙润滑油膜热油携带特性研究,并获取热油携带影响下的油膜温度场,揭示斜面式油垫静压推力轴承油膜发热机理。首先,根据润滑油膜发热机理以及润滑油流动特性,通过静压轴承结构原理,利用静、动压油膜承载机理,再结合倾斜平板间缝隙流动流量方程建立斜面式静压推力轴承油膜热油携带数学模型;其次根据油垫实际尺寸,利用Creo4.0三维软件建立双矩形腔油垫封油边周向倾角为0.0230°、0.0250°和0.0280°的油膜几何模型,利用ICEM-CFD流体软件对模型进行网格划分并采用局部O型网格和网格加密措施提高网格质量;从油垫封油边流量、油膜温度场角度出发,利用FLUENT仿真软件对3种封油边周向倾角、7种工作载荷和12种工作台转速工况进行流体仿真分析,进而阐述油膜热油携带现象发生的规律;最后利用新型Q1-205静压推力轴承实验台对斜面式双矩形腔油垫油膜的热油携带温升值进行实验测量,通过与理论计算分析和仿真模拟结论的对比,进一步验证本文油膜热油携带研究的必要性。研究发现,在轴承动压效果最优的油垫封油边周向倾角范围0.0229°-0.0286°内,倾角大小对油膜热油携带影响不大;利用热油携带计算方法针对Q1-205型轴承研究表明,工作台转速低于10r/min时载荷0t-30t范围内都不发生油膜热油携带现象,转速在10r/min-100r/min范围时部分载荷发生油膜热油携带现象,转速超过100r/min载荷0t-30t范围内油膜均发生热油携带现象。
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