高速电主轴角接触球轴承弹流润滑状态分析

发布时间：2017-04-19 21:15

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【摘要】：随着高速切削加工技术的发展,角接触球轴承因其转速高、耐高温和刚性好等特性而得到人们的高度重视和推广应用。角接触球轴承在工作过程中由于摩擦副的载荷集中作用,接触区内的压力很高,弹流润滑对减小摩擦和降低材料磨损至关重要,因此,对角接触球轴承进行弹流润滑状态的研究既有理论研究价值又有实际的经济意义。本文的主要研究内容如下： (1)基于点接触弹流润滑理论,创建角接触球轴承弹流润滑的数学模型。对基本方程进行无量纲化和无量纲化方程的离散化,为本文的研究提供符合实际工况的研究基础。本文运用多重网格法编程求解角接触球轴承润滑状态,得到油膜压力在入口区及出口区的变化情况。 (2)针对实际工况中的复杂情况,对于在不同转速、载荷情况下,角接触球轴承弹流润滑状况进行对比分析,结果表明：转速对角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态的影响较大,载荷对角接触陶瓷球轴承弹流润滑的情况影响相对较小,主要表现在内圈最大油膜压力上。 (3)选取典型的轴承材料进行在相同工况条件下润滑性能的对比研究,为以后从材料方面提高轴承的润滑性能提供参考。由数值求解的情况可以看出：与全钢、混合陶瓷角接触球轴承相比,全陶瓷角接触球轴承润滑性能更好。分别以氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)3种陶瓷材料作为轴承套圈和滚动体材料,其中SiC全陶瓷角接触球轴承润滑性能最优。 (4)建立角接触球轴承滚道与滚珠接触区的微通道二维模型,分析表面粗糙度对润滑油流动的影响。结果表明,微通道中润滑油的流动受入口段效应影响很大,但入口段长度较小。 研究表明,对于弹流润滑分析,二维点接触弹性变形问题在处理无量纲离散化以及缺陷方程时比线接触一维弹性变形复杂；转速、载荷、材料等影响因素对弹流润滑的影响比较明显；内、外圈与滚珠的粗糙度对流速的影响较大,主要体现在影响润滑油在入口区的流动。
【关键词】：电主轴 角接触球轴承 点接触弹流润滑 多重网格法 影响因素
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 概述14-15
• 1.1.1 弹流润滑的概念14-15
• 1.1.2 轴承润滑的作用15
• 1.2 国内外研究现状与基本分析方法15-18
• 1.2.1 基本分析方法15-17
• 1.2.2 国内外研究现状17-18
• 1.3 研究意义和内容18-20
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 课题意义18
• 1.3.3 研究内容18-20
• 第2章 等温点接触弹流润滑理论20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 基本假设20-21
• 2.3 基本方程21-25
• 2.3.1 方程推导21-24
• 2.3.2 压力方程24
• 2.3.3 膜厚方程24-25
• 2.3.4 载荷平衡方程25
• 2.3.5 粘压关系25
• 2.3.6 密压关系25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 角接触球轴承弹流润滑数值计算26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 基本方程的无量纲化26-28
• 3.3 无量纲化的离散28
• 3.4 多重网格法求解润滑问题28-32
• 3.4.1 多重网格法基本原理28-30
• 3.4.2 非线性问题的全近似格式FAS30-31
• 3.4.3 多重网格积分法31-32
• 3.5 利用多重网格法数值求解32-40
• 3.5.1 缺陷方程32-35
• 3.5.2 压力的松弛迭代35-37
• 3.5.3 弹性变形的多重网格算法37-39
• 3.5.4 收敛准则和计算流程39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 角接触球轴承弹流润滑数值分析41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 数学模型41-44
• 4.3 数值计算44-46
• 4.4 不同运动参数对角接触球轴承弹流润滑的影响46-47
• 4.4.1 转速对角接触球轴承弹流润滑的影响46-47
• 4.4.2 载荷对角接触球轴承弹流润滑的影响47
• 4.5 不同材料角接触球轴承弹流润滑分析47-51
• 4.5.1 全钢、混合陶瓷及全陶瓷角接触球轴承外圈润滑性能对比48-49
• 4.5.2 不同材料全陶瓷角接触球轴承内部接触区润滑性能对比49-51
• 4.6 轴承表面粗糙度对弹流润滑的影响51-53
• 4.6.1 粗糙表面模型的建立51-52
• 4.6.2 计算结果及分析52-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第5章 角接触球轴承润滑实验方案55-60
• 5.1 引言55
• 5.2 实验目的与原理55
• 5.2.1 实验目的55
• 5.2.2 实验原理55
• 5.2.3 实验要求55
• 5.3 实验装置55-59
• 5.3.1 机械部分56-58
• 5.3.2 测试系统58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论与展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨友中,严枫,刘桥方;高速精密陶瓷球轴承的研制[J];轴承;2005年09期

2 李松生;黄晓;李东p，

本文编号：317137