计及摩擦副变形的静压推力轴承润滑性能预测

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuwanyi
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静压推力轴承因其运行精度高,承载能力大等诸多优势,已经在生产加工行业得到了广泛应用,是目前重要的数控装备部件之一。但是高速重载加工设备要求静压推力轴承必须具备极高的稳定性和承载性能,在生产擦副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亟待解决的问题中经常由于静压推力轴承热变形和力变形的共同作用导致油膜形变,进而导致摩。本次研究的主要对象是立式车床静压推力轴承,根据数值模拟和理论分析等方法来建立计及摩擦副变形油膜预测模型,并分析其润滑性能,进而预防摩擦失效。推导流体润滑基本方程、静压推力轴承矩形腔油垫的承载能力和流量方程等。利用相应的建模软件来建立油膜、底座、工作台以及油垫等模型,再利用ANSYS ICEM CFD软件对油膜模型进行网格划分,把划分好的网格选择CFX为求解器,并对油膜进行边界条件设置,利用ANSYSCFX软件进行迭代求解,计算在不同工况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变形分析,预测出油膜形状。根据预测油膜形状,再次利用建模软件对油膜、底座、工作台模型建立并完成装配工作,并对变形后的油膜进行网格划分和边界条件设定,利用ANSYS CFX软件进行迭代求解,再次计算出不同工况下变形后油膜的压力场与温度场,根据流固耦合理论应用ANSYS Workbench来分析计算摩擦副变形,并将已经计算出来的变形后油膜的压力场和温度场施加到底座和工作台上,分析计算摩擦副变形情况,最后根据工作台和底座的总变形,建立实际工作中计及摩擦副变形的油膜预测模型,为以后学者研究油膜润滑机理以及摩擦副的变形问题提供理论帮助。在齐重数控五米立式静压车床上实验验证,通过采集各种工况下的油膜温度,并着重研究润滑油膜温度受载荷和转速的影响规律。并利用位移传感器对油膜内外侧中点的油膜厚度进行测量,依据具体的测量数据来对油膜形状预测。实验数据和模拟数据相对比,验证理论计算和模拟仿真的正确性。
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