油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理与性能研究

发布时间：2017-04-11 18:13

  本文关键词：油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为轧钢机械的支承件，，相比滚动轴承，油膜轴承具有独特的优点，在轧制生产中起到举足轻重的作用。油膜轴承理想润滑时不存在摩擦磨损，但实际运转中却难以保证；轴承衬套内壁浇注了巴氏合金材料，运行温度达到其熔点的30%将发生蠕变；油膜温度升高将减小润滑油粘度，轴承润滑性能直接影响轧机使用寿命和轧件质量。为此，本课题引入铁磁流体润滑油膜轴承，在外磁场作用下能提高润滑油粘度和轴承承载力，避免轴承因润滑或受载不当而产生失效，有助于减少油膜轴承损伤事故，延长轴承使用寿命。 本课题依托国家自然科学基金“低速重载油膜的磁流固多场耦合润滑机理和界面力学行为”(51205269)项目，以铁磁流体为润滑介质，润滑油膜为研究对象，轧机油膜轴承为工业应用对象，深入探索油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理和性能。根据铁磁流体动力学和油膜轴承润滑理论，推导铁磁流体润滑油膜轴承的数学模型；设计外加磁场并实验测量内部磁场分布；推导磁流体粘度方程，理论分析和实验验证各因素对油膜粘度的影响；采用有限元软件对磁流固多场耦合进行数值模拟。 本文主要内容简述如下： 1.建立了铁磁流体润滑油膜轴承的数学模型，主要包含了修正的Reynolds方程、能量方程、膜厚方程、粘度方程、固体热传导方程和界面热流连续方程，以及润滑性能的表征参数并对模型无量纲化。 2.设计了铁磁流体润滑油膜轴承的外加磁场，理论计算通电螺线管内部磁场的分布，并实验测量，结果表明：两者数据比较相近，能为铁磁流体润滑提供所需的外磁场。同时，理论推导了磁流体粘度方程，实验分析油膜温度和磁场强度对粘度的影响，为磁流体润滑模型中粘度参数提供了理论基础和实验依据。 3.基于Workbench对磁流固热多场耦合进行模拟仿真。采用CFX模块对润滑油膜模拟计算，获得油膜压力和油膜温度；并结合Static Structure模块和Steady-State Thermal模块，建立多场耦合连接，对轴承系统进行静力分析和温度分析。模拟轴承系统在不同工况下运转时，获得油膜压力和油膜温度的分布，以及各因素对润滑特性的影响；分析轴承各组件的变形与应力，以及温度分布规律。
【关键词】：铁磁流体 油膜轴承 润滑模型 外加磁场 粘度计算 多场耦合模拟
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TH117.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号说明10-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景与意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第二章 油膜轴承铁磁流体润滑机理20-42
• 2.1 油膜轴承20
• 2.2 磁流体润滑油膜轴承数学模型20-40
• 2.2.1 磁流体动力学方程21-26
• 2.2.2 雷诺方程26-31
• 2.2.3 膜厚方程31-33
• 2.2.4 粘度方程33-34
• 2.2.5 能量方程34-35
• 2.2.6 固体热传导方程35-36
• 2.2.7 界面热流连续方程36-37
• 2.2.8 润滑性能参数计算37-40
• 2.3 本章小结40-42
• 第三章 磁流体润滑模型的无量纲化42-52
• 3.1 润滑模型无量纲化42-50
• 3.1.1 雷诺方程无量纲化42-46
• 3.1.2 膜厚与粘度方程46
• 3.1.3 能量方程无量纲化46-47
• 3.1.4 润滑性能参数47-50
• 3.2 本章小结50-52
• 第四章 磁流体粘度特性研究52-66
• 4.1 磁流体制备52-55
• 4.2 外磁场设计55-61
• 4.3 磁流体粘度特性61-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 磁流固多场耦合模拟与性能分析66-88
• 5.1 有限元软件简介66-67
• 5.2 磁流体润滑油膜轴承系统建模67-70
• 5.2.1. 油膜轴承几何模型67-69
• 5.2.2 油膜轴承有限元模型69-70
• 5.3 磁流体润滑油膜模拟70-78
• 5.3.1 传统润滑油模拟72-73
• 5.3.2 磁流体无磁场模拟73-74
• 5.3.3 磁流体有磁场模拟74-75
• 5.3.4 模拟结果对比分析75-78
• 5.4 磁流固多场耦合模拟78-82
• 5.5 铁磁流体润滑性能分析82-86
• 5.6 本章小结86-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 研究结论88-89
• 6.2 研究展望89-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-98
• 硕士期间发表论文及参加科研情况98-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：299674