动压轧机油膜轴承空化现象研究

发布时间：2017-04-20 00:04

  本文关键词：动压轧机油膜轴承空化现象研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代化轧机对高性能油膜轴承的需求日益增强，而油膜的工作特性在一定程度上决定着油膜轴承的使用性能和寿命，它包括油膜的承载能力、最小厚度、温升、空化以及振荡等问题，，其中，空化和振荡对油膜的稳定性有至关重要的影响。 本文在前人的研究基础之上从动压油膜轴承产生空化的原因以及影响油膜空化过程的因素入手，展开了对轧机油膜轴承空化现象的研究，并利用轧机油膜试验台对油膜的温度、承载区压力以及进油压力进行数据采集和分析。 本文的主要研究内容及相关结论如下： 1．通过对油膜空化时流场状态的研究，对计算域流场进行分块结构化网格划分，解决了边界层网格质量差的问题。并针对油膜空化过程中的相变问题，在有限体积法的基础之上建立了气-液混合数值模拟方法。 2．通过对油膜压力场内流体高速回转特性的研究，采用SMIPLE算法处理压力与速度的耦合问题，得到了完整油膜的压力场，并对承载区压力值进行实验验证。 3．利用本文建立的数值模拟方法，在油膜压力场的基础之上，有效模拟了油膜的空化过程，并对空化区的空穴分布状态进行了研究。研究发现：油膜空化区的主体部分由体积分数大于0.2的空穴组成，而体积分数小于0.2的空穴虽然数量超过60%，但总体积比例不到2%，且主要分布在空化区的边缘和出油口附近。 4．针对不同的工况，本文分别对润滑油的粘性、表面张力以及轴承的进油压力和转速对油膜空化过程的影响进行了研究。研究发现：空化程度随润滑油的粘度增加而增加，并且粘性通过对流场边界层分离的影响决定了空化初生的位置；表面张力增大时，空化面积虽有微小增长，但空穴能达到的最大直径变小；进油压力对空化过程没有明显的影响；转速通过对油膜压力的影响直接决定了空化区的大小、形状、位置，转速变化大时，空化区的迁移现象十分明显。
【关键词】：油膜轴承 分块结构化网格 有限体积法 油膜压力场 空化现象 空穴分布
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3;TG333
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景及意义9-13
• 1.1.1 轧机油膜轴承的发展概况9-11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 油膜空化机理及空化数学模型的建立17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 空化现象分析17-20
• 2.2.1 空化产生的原因及类型分析18-19
• 2.2.2 空化特性的研究19-20
• 2.3 动压油膜轴承的空化机理20-21
• 2.4 空化过程的基本控制方程21-23
• 2.4.1 流体的平衡微分方程21-22
• 2.4.2 组分守恒定律22-23
• 2.4.3 两相流的动力学粘度计算23
• 2.5 空化区混合模型的建立23-24
• 2.6 空化数学模型的建立24-28
• 2.6.1 基于质量分数的空化数学模型25-27
• 2.6.2 基于体积分数的空化数学模型27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 油膜流场的有限体积计算方法研究29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 油膜流场的有限体积法计算原理29-33
• 3.3 Navier-Stokes 方程的离散33-35
• 3.4 控制体结构与变量分布35-37
• 3.5 油膜分块结构化网格的建立37-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 基于 FLUENT 油膜空化过程的仿真计算与分析41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 数值计算的预处理41-45
• 4.2.1 初始条件与边界条件41-43
• 4.2.2 数值计算方案的确定43-45
• 4.3 油膜压力计算与实验结果分析45-47
• 4.4 空化现象的仿真计算与分析47-49
• 4.5 油膜空穴分布特性的研究49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 影响油膜空化过程的因素研究53-67
• 5.1 引言53
• 5.2 润滑油物性对空化的影响53-60
• 5.2.1 润滑油的粘性对空化的影响54-57
• 5.2.2 润滑油的表面张力对空化的影响57-60
• 5.3 进油压力对空化的影响60-62
• 5.4 转速对空化的影响62-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 实验研究67-73
• 6.1 引言67
• 6.2 实验系统67-69
• 6.2.1 液压与传动系统68-69
• 6.2.2 润滑与控制系统69
• 6.3 实验原理及方案69-71
• 6.4 实验数据采集及结果分析71-72
• 6.5 本章小结72-73
• 第七章 结论与展望73-75
• 7.1 结论73
• 7.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81-82

【参考文献】

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本文编号：317433