精密重載液體動壓軸承的優(yōu)化設(shè)計及其靜態(tài)特性研究.pdf

1、液體動壓軸承廣泛應(yīng)用于機床的主軸系統(tǒng)中，起著定位和支撐的作用，與滾動軸承相比，具有承載能力大、整體尺寸小、摩擦功耗低、耐沖擊性能好、抗擊振動性強、旋轉(zhuǎn)精度高等顯著特點。隨著機床向高速化和精密化的方向發(fā)展，對液體動壓滑動軸承也提出了更高的要求，在保證軸承所需承載能力的情況下，要控制軸承溫升在合理范圍內(nèi)，并且盡量減少潤滑油流量以減少浪費。由于影響液體動壓滑動軸承特性的因素眾多，且軸承工作過程比較復雜，所以分析各因素對軸承特性的影響作用規(guī)律不

2、僅有利于分析液體動壓滑動軸承的工作特性，而且為軸承的優(yōu)化設(shè)計提供有力依據(jù)。
　　本文根據(jù)流體動力學的基本方程，針對滑動軸承的實際工況條件，選用能夠更好解決旋轉(zhuǎn)機械流體問題的RNG k-ε湍流模型，通過有限體積法對各控制方程的積分形式進行離散，建立滑動軸承的理論仿真模型。針對精密重載工況條件，通過對常用的幾種軸瓦構(gòu)型進行對比分析，選擇在上軸瓦開180度周向供油槽的軸瓦形式。根據(jù)建立的軸承仿真模型，建立了滑動軸承油膜的三維模型，經(jīng)過網(wǎng)

3、格劃分處理，并設(shè)置合理的邊界條件，采用計算流體力學軟件fluent進行計算求解，分別分析了軸承半徑間隙、主軸轉(zhuǎn)速、軸承供油壓力、軸承供油溫度，以及潤滑油粘度等因素對軸承特性的影響作用規(guī)律。采用哈爾濱工業(yè)大學自主研發(fā)的ZDY-1型滑動軸承實驗臺進行實驗研究，在相同載荷條件下，測得不同轉(zhuǎn)速下軸承內(nèi)的油膜壓力分布，通過對比相同條件下的仿真結(jié)果與實驗結(jié)果，驗證仿真模型的可靠性。
　　論述了滑動軸承在穩(wěn)態(tài)工作情況下油膜發(fā)散區(qū)產(chǎn)生空穴現(xiàn)象的原

4、因，并且分析了各因素對空穴分布區(qū)域的影響作用規(guī)律，最后選用半Sommerfeld邊界條件對軸承空穴進行處理。針對滑動軸承在正常工作情況下的復雜換熱過程，比較現(xiàn)有的潤滑油粘溫模型，選用與本文所選潤滑油特性最接近的Slotte模型，通過與定常模型相比較，分析潤滑油熱效應(yīng)對軸承性能的影響。根據(jù)各因素對液體動壓滑動軸承特性的影響作用規(guī)律，通過加入承載力條件，溫升條件等，同時考慮潤滑油的熱效應(yīng)，采用遺傳算法對軸承各參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，從而得到滿足條