偏载工况下不同腔形静动压推力轴承润滑性能研究

作     者：李士昊 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于晓东;焦建华

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：静动压推力轴承 偏载工况 油腔形状 压力特性 温度特性 

摘      要：静动压推力轴承作为现代重型数控加工装备的核心部件之一,其润滑性能会影响数控加工设备的工作稳定性与加工精度。轴承在理想工作状态时,被加工工件的质心位于静动压推力轴承回转中心,但在实际工作过程中,由于工件形状不同或者工件装夹存在误差等因素的影响,导致工件质心在垂直方向上偏离工作台中心,工作台因此出现偏载现象。工作台偏载程度较轻时会导致局部间隙油膜厚度变薄,最高温度上升,偏载程度过大则会导致轴承出现干摩擦现象,降低轴承的使用寿命。本文将从油腔形状、偏移距离、载荷等因素出发,探究偏载工况下各因素对静动压推力轴承润滑性能的影响。首先选择静动压推力轴承的供油方式,根据流体力学以及润滑理论建立偏载工况下扇形腔、跑道形腔以及双矩形腔的流量、承载力、温升和转速-负载匹配关系等数学模型。其次拟合HL-46润滑油粘温关系方程,计算偏载工况各腔形油膜厚度,使用SOLIDWORKS软件建立偏载工况静动压推力轴承扇形腔、跑道形腔与双矩形腔油膜三维模型,利用ANSYS CFD模块对不同腔形油膜三维模型进行网格划分,并将整体进行网格合并。最后利用CFX模块对网格模型设置边界条件并进行模拟仿真,通过后处理分析获得不同偏移距离、不同载荷以及不同转速工况下扇形腔、跑道形腔以及双矩形腔静动压推力轴承间隙油膜压力场以及温度场,分析不同因素变化对静动压推力轴承压力特性与温度特性的影响规律,为偏载工况下静动压推力轴承的进一步研究提供理论依据。利用静动压实验台进行偏载工况静动压推力轴承压力场与温度场实验验证,将模拟仿真数据与实验所得数据进行对比与分析,验证压力场和温度场及其分布规律的正确性,证明仿真方法的合理性。