论文部分内容阅读
静压推力轴承因其运行精度高,加工过程中较稳定等一系列优点逐渐被认可,并广泛应用于生产实践,成为数控装备的关键部件。然而高速重载加工设备对静压推力轴承的承载性能要求和稳定性也越来越高,在加工中静压推力轴承经常由于温度和压力的共同作用导致油膜变薄进而导致旋转工作台和底座变形较大、出现摩擦失效,所以对摩擦失效的研究与改善是一个迫不及待的问题。本文以高速重型立式车床静压推力轴承为研究对象,采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法找出油膜预测模型,并分析摩擦失效原因。最后通过调整油垫的结构,油垫与底座的连接形式产生动压效应,调整支承摩擦副变形,进而改善间隙油膜形状,进而预防摩擦失效。通过理论计算高速重载下静压推力轴承的承载能力、平板流量、静压损失等,使用建模软件对油膜、油垫、旋转工作台,底座等进行模型构建并装配,在利用ANSYS ICEM CFD软件对油膜模型进行网格划分,把划分后的网格保存为CFX格式文件,并对油膜进行边界条件设定,利用ANSYS CFX软件进行迭代求解,计算在35t-160r/min下油膜的温度场与压力场,将油膜温度场与压力场导入到ANSYS WORKBENCH中对旋转工作台和底座进行整体变形分析,预测出油膜变形形状,从而对摩擦失效行为作出预测,最后调整油垫结构尺寸以及油垫与底座连接形式使之成为可倾式油垫,在可倾式油垫基础上产生动压效应,动压补偿静压损失,最后达到油膜厚度恒定,保证静压推力轴承稳定运转工作。在齐重数控装备股份有限公司进行了实验验证,以5米立式静压车床为研究对象,在35t-160r/min下对每一种油垫的结构用位移传感器测量内侧油膜与外侧油膜Z向变形,进行数据采集分析从而计算出油膜厚度,将实验结果与数值分析结果进行比对,验证实验结果与数值分析的正确性,最终通过理论计算、模拟仿真和实验找出了较为合理的油垫结构。