基于水基润滑剂的高速动静压陶瓷滑动轴承试验研究

发布时间：2017-04-15 04:08

  本文关键词：基于水基润滑剂的高速动静压陶瓷滑动轴承试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术和机床加工技术的不断进步发展，航天、汽车、精密制造等行业对于机械零部件的要求也越来越高，并慢慢朝着高效率、高精度和高表面质量方向发展。高速高精度机床是现阶段机床制造加工业的一个发展趋势。对于高速高精度机床而言，其主轴系统的高回转精度、高刚度和低温升性能是其优良加工性能的保障。因此，对于高速高精度机床及其主轴系统的开发研究，对提高我国制造业和制造装备的水平有着重要意义。 本文针对实验室自主设计和制造的动静压滑动轴承主轴系统，进行了相关理论方面的仿真研究和实验验证研究。并比较了在不同的润滑液润滑下，其对于同一主轴系统的不同性能的影响。 仿真分析方面，本文采用FLUENT、ICEM软件对主轴前径向轴承的流场模型进行建模。在仿真过程中，同时考虑了不同的转速、供油压力、粘-温效应及气穴模型对轴承运行性能的影响，进行了详细的分析。绘制了轴承流场的动压效应形成过程图，，并通过设定不同参数得出主轴的承载力变化曲线和温升曲线图，得出轴承的承载力、温升与各参数之间的关系。 实验测试方面，本文主要完成了以下三方面性能测试：（1）系统比较了几种回转误差测量方法和误差分离方法的优缺点，选取单点双向法实验平台的实验方法。对实验主轴的回转误差进行了测量，得到其回转径向误差为3.80μm，回转轴向误差为0.44μm；（2）通过比较几种刚度测量的加载装置，选取了最简单有效的杆杠加载方式，通过重物和杆杠的传递关系给主轴进行加载。测量了主轴系统在不同参数下的静刚度，得出其在2MPa供油压力作用下，主轴变形较小时的刚度为80N/μm左右。而且，提出了提高主轴刚度的措施；（3）利用温度采集系统和温度传感器，对主轴在轴承油和水基润滑剂润滑下的温升分别进行了测量。比较了主轴系统在不同的供油压力、转速下的温升情况，同时提出了几个降低温升的措施。 本文的研究内容和研究成果，不仅能够给动静压的主轴设计、制造及装配提供参考，并且可为主轴系统的回转误差测量、刚度和温升测量提供依据。
【关键词】：动静压轴承 水基润滑剂 回转误差 刚度 温升
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义9-10
• 1.1.1 课题的来源9
• 1.1.2 课题的研究目的及意义9-10
• 1.2 流体润滑理论和水润滑主轴的发展10-13
• 1.2.1 流体润滑理论的发展10-11
• 1.2.2 水润滑主轴的发展11-12
• 1.2.3 CFD 技术在滑动轴承领域应用12-13
• 1.3 主轴回转精度、刚度和温升的国内外研究现状13-16
• 1.3.1 主轴回转精度国内外研究现状13-14
• 1.3.2 主轴刚度国内外研究现状14-15
• 1.3.3 主轴温升国内外研究现状15-16
• 1.4 论文研究的主要内容16-18
• 第二章 计算流体力学基础与流体仿真分析18-34
• 2.1 计算流体力学基本方程与 FLUENT 介绍18-21
• 2.1.1 计算流体力学基本方程18-19
• 2.1.2 FLUENT 软件介绍19-21
• 2.2 动静压轴承流场模型前处理21-26
• 2.2.1 动静压轴承流场介绍与流场模型建立21-23
• 2.2.2 粘-温效应与气穴模型的开启23-26
• 2.3 流场仿真结果分析26-32
• 2.3.1 气穴与动压效应分析26-29
• 2.3.2 液膜承载力分析29-31
• 2.3.3 液膜温升分析31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 动静压轴承主轴回转精度测试实验34-46
• 3.1 回转误差的定义和基本问题34-35
• 3.2 回转误差的测量与误差分离35-39
• 3.2.1 回转误差的测量方式35-36
• 3.2.2 回转误差的误差分离36-39
• 3.2.3 回转误差的测量方法选取39
• 3.3 实验平台的设计39-41
• 3.3.1 实验目的及实验内容39
• 3.3.2 实验平台设计方案39-40
• 3.3.3 实验仪器的选取40-41
• 3.4 实验数据测量和结果分析41-45
• 3.4.1 回转误差数据测量41-42
• 3.4.2 回转误差结果分析42-45
• 3.4.3 测试误差来源分析45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 动静压轴承主轴刚度测试实验46-53
• 4.1 主轴刚度的概述46-47
• 4.1.1 刚度定义46-47
• 4.1.2 实验目的及方案设计47
• 4.2 主轴的刚度测试仪器方案介绍47-49
• 4.3 实验数据的测量与分析49-52
• 4.3.3 数据测量49-50
• 4.3.4 数据分析50-52
• 4.4 提高主轴刚度的措施52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 动静压轴承温升测试实验53-63
• 5.1 主轴温升概述及对加工影响53
• 5.2 温升实验仪器介绍53-55
• 5.3 实验数据的测量55-57
• 5.4 实验数据分析57-61
• 5.4.1 油润滑温升实验数据分析57-59
• 5.4.2 水基润滑液温升实验数据分析59-60
• 5.4.3 实验对比60-61
• 5.5 降低温升措施61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：307569