高速重载静压推力轴承温度场速度特性

针对重型立式数控装备中所用的大尺寸静压推力轴承的润滑问题,建立了模拟静压推力轴承本体及间隙油膜三维流动的数学模型及边界条件,采用ICEMCFD软件对环形腔的静压推力轴承内部流体温度场进行仿真模拟,获得了旋转速度和间隙油膜温度的关系,得到了其温度场的分布规律.结果表明:间隙油膜温度随着工作台旋转速度增加而增加,最高温度出现在半径内侧与外侧封油边和油腔形成的阶梯附近,最低温度出现在回油槽处.     

重型静压推力轴承间隙油膜流态的数值模拟

间隙油膜流态对静压推力轴承润滑性能有显著影响,却无法通过试验直接进行分析.针对此问题,运用计算流体动力学和润滑理论对静压推力轴承间隙油膜流动进行数值模拟.建立定常不可压缩紊流模型,采用有限体积法和二阶精度的差分格式离散方程.通过将数值模拟结果与理论公式计算结果的比较,验证了所采用的数值模拟方法的正确性.模拟结果表明,随着工作台旋转速度的增加,封油边润滑油的流动始终为层流,而油腔中润滑油流动逐渐由层流变为紊流.该研究成果为静压推力轴承摩擦功耗及温升计算提供理论依据.     

基于圆盘缝隙阻尼器的中心通流静压推力轴承

针对轴向柱塞马达变量阀配流机构的结构特点,提出圆盘缝隙前置阻尼中心通流式流体静压推力轴承的原理和结构.计算承载能力和油膜刚度,分析轴承密封带与圆盘缝隙前置阻尼平面的高度差对静压推力轴承特性的影响,并与细长孔前置阻尼流体静压推力轴承的承载能力和油膜刚度进行对比.结果表明,圆盘缝隙前置阻尼流体静压推力轴承的油膜绝对刚度较大,是油膜厚度的单调递减函数,油膜厚度越小刚度越大,承载能力稳定,负载适应能力较强;细长孔前置阻尼流体静压推力轴承在设计油膜厚度附近刚度最大,当油膜厚度改变时刚度减小.对高度差5和10μm的2种样机进行对比试验,试验结果表明,2种轴承均可在压力0~12 MPa,当转速为0~1 000r/min时正常工作,泄漏和摩擦都很小.当流体压力变化时,高度差为5μm的轴承的泄漏量和摩擦扭矩相对较稳定.     

基于动网格方法的不同油膜厚度下静压轴承承载特性分析

针对重型装备制造业中重型静压轴承承载特性的研究,考虑到不同工况下间隙油膜厚度对静压轴承承载能力及压力分布的影响,建立了静压轴承间隙油膜三维模型及边界条件,利用CFD(computational fluid dynamic)原理,应用动网格技术和FLUENT软件,探讨静压轴承转速为10r/min以及在空载0 t、有载40 t、满载150 t不同工况下,油膜厚度变化对压力场以及油腔压力值的影响规律。结果表明:油腔压力随着间隙油膜厚度的减小而增大,当油膜减小到一定值时,油腔压力显著增加,油膜承载能力显著增强。     

重型立式车床工作台精度的调整方法

数控重型立式车床由于加工零件重量一般在100 t以上,其工作台一般采用静压导轨结构,为了保证重型立式车床工作台静压导轨的精度和油膜刚度,要求工作台静压导轨油膜间隙控制在0.03～0.04 mm以内,使工作台和工作台底座有良好的接触,才能保证工作台静压导轨的正常使用。     

基于伺服控制节流的静压推力轴承性能分析与研究

提出了一种基于液压伺服控制节流的静压推力油膜轴承的新型可控节流方式,建立了该节流方式下静压推力轴承的流量连续性方程、轴承-主轴系统动力学方程。利用MATLAB中的SIMULINK进行了仿真计算,并将该节流方式与毛细管节流进行了全面对比。研究结果表明:基于液压伺服控制节流的静压推力油膜轴承具有更优越的性能,如能够控制油膜厚度,轴向定位精度更高,动态过渡过程更短,稳定性更好,油膜刚度更大,抗冲击能力更强,更适合于高速、重载等极端工况。     

环形腔多油垫静压推力轴承热变形

高速重载工况下立式车床静压支承摩擦副的热变形对油膜形状有很大影响,会导致油流状态、基本假设和边界条件都发生很大变化,难以用经典润滑理论性能计算公式来精确预测油膜的润滑性能。针对此问题,基于流固耦合方法对静压推力轴承工作台和底座的热变形进行了模拟仿真,揭示其变形分布规律。研究了环形腔多油垫静压推力轴承热变形与转速的关系,获得了考虑热变形影响的油膜润滑性能预测模型,并进行了验证试验,仿真结果与试验数据基本一致。本文所得结论可为静压推力轴承散热结构的设计、润滑和解决变形问题提供理论依据。     

数控凸轮磨床高刚度液体静压轴承磨头的研究

阐述高刚度数控凸轮磨床磨头液体静压轴承及其节流器的选用方法,按照无穷大油膜刚度的条件,进行了薄膜节流液体静压轴承的设计计算和数控凸轮磨床高刚度磨头的初步设计.     

液体动压轴承特性分析的实验方法研究

简要说明了液体动压轴承的特性与润滑油的粘度、滑动速度、油膜厚度的关系,从而制定了特性的实验研究方法,通过本实验系统,测出了油膜压力分布曲线,轴承特性值与摩擦系数的关系曲线以及最小油膜厚度的实测值。     

卸荷皮带轮皮带压轴力和轴承寿命的计算

数控单柱立式车床Ⅱ轴皮带轮的压轴力及轴承的寿命直接影响加工精度及使用寿命。在皮带传动计算时,一般说来,如果皮带的拉力直接作用在Ⅱ轴上会对传动轴产生很大的变形,直接影响旋转工作台的几何加工精度,也使机床的噪音指数升高,不符合机床行业标准要求,同时对机床的加工精度及使用寿命产生不利的影响。     

静压推力轴承不同偏载距离润滑性能对比

以双矩形腔多油垫静压推力轴承为研究对象,探讨高速重载工况条件下偏载距离对承润滑性能影响,并与中心加载时的润滑性能进行对比.运用润滑理论和摩擦学原理推导中心加载与偏载时双矩形腔流量方程、温升方程和油腔压力方程,并进行仿真分析.研究结果表明:当载荷一定时,随着偏移距离的增大,工作台下沉侧油膜厚度逐渐减小,油膜温升和最大压力...     

不同腔形结构静压轴承油膜温升特性对比分析

静压轴承间隙润滑油膜的温升是导致轴承本体变形的主要因素,为了探究不同腔形结构下静压轴承油膜温升特性,对工程实际应用较广泛的扇形油腔、椭圆形腔、矩形油腔、工字形油腔四种腔形结构静压轴承油膜温度场数值计算,并对相同工况条件下等腔面积的四种腔形结构静压油膜温升特性进行了对比分析。结果表明:矩形腔和扇形腔静压推力轴承油膜温度场分布情况相似,与椭圆形和工字形腔不同,温升由高到低依次为工字形腔、椭圆形腔、扇形腔和矩形腔。该研究结果可为静压轴承热变形预测提供理论依据,并为工程中油腔结构设计提供参考。     

波动载荷下静压支承油膜的数值仿真

为了进一步优化静压支承系统的设计并为其安全运行提供依据,根据实际工程中的液体静压支承系统,运用CFD-ACE+建立了系统中油膜的数值模型,并进行波动载荷下动态数值模拟计算.根据计算结果,并对比理论公式,详细分析了在波动载荷下油膜承载力与刚度的变化特性以及供油速度对其变化特性的影响.结果表明:惯性作用使油膜厚度及承载力对载荷变化的响应存在一定延迟,并且该延迟受供油速度影响;油膜承载力随厚度的变化关系在载荷增大与减小的过程中并不重合;油膜刚度在载荷达到最大值与最小值时最不稳定.     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布。研究表明：三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题。油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变。温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施。分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义。     

静压推力轴承润滑性能研究方向

以普遍应用于大、重型设备的液体静压推力轴承为对象,介绍了液体静压推力轴承的主要研究方向和研究方法,以及在各研究方向上取得的阶段性成果.成本控制方面,以加工量为目标优化了油腔形状,假设条件方面,引入润滑油变粘度条件及变形场影响条件;研究内容方面,分别研究了静压轴承的压力场,温度场,流场对静压轴承性能的影响.指出了存在的问...     

速度滑移对液静压轴承油膜微流动影响敏感度

为了使液体静压轴承油膜性能的研究更加准确,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和有限差分方法,研究了液体静压轴承间隙油膜微流动的速度滑移现象及其对轴承性能的影响,并定义敏感度物理量对影响程度进行评估.在传统油膜流动假设条件基础上,引入Navier速度滑移边界条件对传统的Reynolds方程进行修正,通过有限元差分方法求解修正后的Reynolds方程,采用梯形积分公式求解轴承承载力等性能参数,对速度滑移影响的轴承性能的敏感度做出定量和定性分析.研究结果表明:油膜压力分布、轴承的承载力、动刚度及油腔流量等轴承性能对速度滑移都有一定的敏感性.最大油腔压力随滑移系数的增加而减小;速度滑移在一定程度上提高了轴承承载能力和油腔流量,但同时降低了轴承动刚度,流量对速度滑移的敏感度最大达到100%.     

双列内节流液体静压轴承动态特性分析

应用液体静压支承动态特性的分析原理,研究确定了有回油槽双列内节流液体静压轴承的传递函数,并在此基础上,分析了系统的稳定性及各种参数对轴承动刚度的影响,结果表明：这种轴承的稳定性很好;轴承的动刚度与载荷率近似地区正比：设计间隙和油液粘度承动刚度的影响很大,而供油压力对轴承刚度的影响很小。     

渐开线圆柱直齿修缘齿轮的润滑理论

本文用流体动力润滑理论分析了渐开线圆柱直齿修缘齿轮齿面间的油膜厚度。在求解时考虑了滚动速度、滑动速度、挤压速度,润滑油粘度的变化、以及每一瞬间真实的啮合齿数等因素的影响,并导出了压力分布的表达式。在中小载荷的情况下,用数值计算方法求得了渐开线直齿修缘齿轮的油膜厚度变化曲线和压力分布曲线。得到了油膜厚度和修缘量之间的关系以及一系列动态特性。作者用实验验证了理论计算的油膜厚度,在实验中,油膜厚度的测定采用了“位移法”。     

大尺寸椭圆形静压轴承油膜态数值模拟

针对重型装备中所应用的大尺寸(D≥5m)工作台静压推力轴承的润滑问题进行研究,建立了模拟静压轴承本体及轴承内部三维流动的数学模型及边界条件,并利用CFD(Computa-tional Fluid Dynamic)原理,采用有限体积法选取FLUENT中的分离式求解器进行求解,得到了静压轴承内部的流速及压力分布.通过该仿真程序可以模拟出不同参数下静压轴承的润滑性能,可提前实现对大尺寸静压轴承润滑的特性的预测,对静压轴承的优化设计及安全运行具有指导意义.     

破冰船推力轴承特性研究

借助有限元分析方法,对某破冰船与冰层相撞过程进行仿真从而得到冰载荷,在此瞬态过程中对点支承扇形瓦推力轴承的瞬态动特性进行了计算,并结合刚度系数和阻尼系数对轴承动特性进行分析。结果表明:针对某一船舶,最大冰载荷与船速、冰层厚度近似成正比;最大冰载荷出现在碰撞过程中前1s的时间内;油膜厚度随载荷的增加变薄,油膜刚度系数、阻尼系数随油膜厚度减小而变大,且变化规律相同。