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薄膜反馈式向心轴承的有限元分析

作　者: 龚晓佳
导　师: 杨建玺
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 有限元 薄膜反馈静压轴承 薄膜变形 油膜压力 流场分布
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着人们对高精度、高效率,以及表面粗糙度加工要求的不断提高,对静压技术的研究越来越成为热点。目前,对静压轴承的研究更多的是理论推导分析,为了更准确、直观的研究静压轴承薄膜反馈节流器油腔压力分布、薄膜变形及在不同腔深、不同的主轴转速下,油膜压力及流场对静压轴承承载能力的影响,本文应用有限元模拟技术,借助有限元分析软件ANSYS/CFX,对薄膜反馈静压轴承进行研究。在研究过程中,应用有限元分析软件ANSYS/CFX,将流固耦合分析方法应用于静压轴承薄膜节流器的压力分布及薄膜变形分析中,针对新型岛式薄膜节流器和常规薄膜节流器,在同等边界条件下进行模拟仿真分析,得到两种节流器上下腔液体压力分布及两种节流器薄膜变形;用有限元仿真软件CFX,基于有限体积法对有回油槽向心轴承、无回油槽向心轴承模拟仿真,通过改变油腔深度、主轴转速,计算分析油膜的压力分布、流线速度分布;尝试探讨了薄膜节流器油膜压力与油膜颜色之间的关系,得出油膜压力的变化引起油膜颜色的变化,压力增大使油膜颜色R值、G值变大,且压力变化越大,颜色的RGB值变化越明显,为通过油膜颜色测试薄膜节流器油膜压力奠定了基础。根据以上分析结果,得出新型岛式薄膜中心圆台变形均匀,克服了常规薄膜易塑性翘曲的不足,能延长节流器的使用寿命;在同样边界条件及求解参数的情况下,浅油腔油膜压力比深油腔油膜压力大,即浅油腔的承载能力较深油腔的承载能力大;无周向回油槽向心轴承有效承载面积大于有周向回油槽向心轴承,其静压承载能力往往比有周向回油向心静压轴承高;轴的转速影响润滑油的流动状态、压力分布,且主轴转速越高,油膜封油面边缘的负压值越大。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-5
符号表  5-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 薄膜反馈式节流静压轴承的工作原理  11-12
  1.3 薄膜反馈式静压轴承的研究现状  12-14
  1.4 选题意义  14
  1.5 本课题研究内容  14-16
第2章 薄膜反馈式静压轴承的理论分析  16-32
  2.1 概述  16
  2.2 静压轴承的补偿元件  16-19
    2.2.1 定压油泵直接供油  16-17
    2.2.2 油垫获得调节能力的途径  17-19
    2.2.3 补偿元件的分类  19
  2.3 有补偿元件的单腔平面油垫  19-22
  2.4 有补偿元件的多油垫  22-23
  2.5 静压轴承承载能力及流量计算  23-29
    2.5.1 承载能力  23-24
    2.5.2 流量计算  24-28
    2.5.3 液体静压支承的油膜刚度计算  28-29
  2.6 速度对向心轴承油腔流量的影响  29-30
  2.7 速度对润滑油流动状态的影响  30-31
  2.8 本章小结  31-32
第3章 薄膜反馈节流器的有限元分析  32-42
  3.1 薄膜反馈节流器有限元模拟仿真的软件简介  32-33
  3.2 模拟前处理  33-38
    3.2.1 材料模型  33-34
    3.2.2 几何模型  34-35
    3.2.3 网格划分  35-38
    3.2.4 边界条件的设置  38
  3.3 仿真计算  38-40
  3.4 两种节流器的对比分析  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章 薄膜反馈式静压轴承的有限元分析  42-56
  4.1 有限元仿真的基本工作  42-43
    4.1.1 基本参数  42
    4.1.2 轴瓦模型  42-43
  4.2 有回油槽静压轴承仿真计算  43-48
    4.2.1 建立模型  43
    4.2.2 网格划分  43-44
    4.2.3 边界条件的设置  44
    4.2.4 仿真计算  44-45
    4.2.5 油膜压力及流场分析  45-46
    4.2.6 出口速度分析  46-48
  4.3 无回油槽静压轴承仿真计算  48-50
    4.3.1 建立模型  48
    4.3.2 网格划分  48
    4.3.3 边界条件的设置  48-49
    4.3.4 仿真计算  49
    4.3.5 结果分析  49-50
  4.4 回油槽对静压轴承油膜压力及流量分布的影响  50-51
  4.5 速度对静压轴承油膜压力及流线分布影响的有限元分析  51-55
    4.5.1 边界条件设置及计算  52
    4.5.2 结果分析  52-55
  4.6 本章小结  55-56
第5章 薄膜节流器油膜压力与油膜颜色关系的探讨  56-62
  5.1 实验内容  56-60
    5.1.1 实验简介  56-58
    5.1.2 图像处理  58-60
  5.2 结果分析  60-61
  5.3 本章小结  61-62
第6章 结论  62-64
  6.1 研究结论  62
  6.2 进一步研究的问题  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 转动机件 > 轴承
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