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基于FLUENT的机床主轴动压轴承静特性研究

黄首峰  
【摘要】:目前,对于不同结构形式的滑动轴承,通常采用差分法或者有限元法来研究轴承的静、动态特性,在建立数学模型时要进行很多简化,往往忽略惯性项、油膜曲率等因素的影响,并且差分法不易对复杂形状的轴承进行特性计算。 本论文以某机床支承主轴动压轴承为研究对象,基于Gambit建立不同工况和结构参数下轴承油膜模型,划分网格,编写控制半Sommerfeld边界条件的UDF程序。以计算流体力学知识为基础,采用FLUENT软件进行仿真迭代,得到支承主轴动压轴承在层流或紊流工况下的油膜压力场、承载力等静特性参数,并分析了这些参数随偏心率、轴颈转速、轴颈长径比和间隙比因素变化的规律。仿真结果如下: (1)无论层流或者紊流工况下,油膜压力极值的增量整体上是逐渐增加的,并且在紊流工况下增量比在层流工况下增量要大的多。在转速一定的情况下,承载力增量随着偏心率的增加而逐渐增大。 (2)在偏心率一定的情况下,油膜压力极值随转速呈线性增加,压力极值增长线性系数随偏心率的增加而增大。承载力随着转速的增加而增大。 (3)无论层流或者紊流工况下,油膜压力极值随长径比的增加而变大;在层流工况下,压力极值增幅基本相等;在紊流工况下,压力极值增加增幅逐渐变小。在偏心率和转速一定的情况下,承载力增幅随长径比的增加而变小。 (4)在偏心率、偏位角和转速一定的情况下,油膜压强极值随间隙比的增大而变小,并且减幅与轴劲的转速无关。承载力减幅随着间隙比的增加逐渐变小。 本文为后续研究具有深浅腔的动静压轴承和浮环动静压轴承的静动态特性和流场提供了参考。


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