新型無錐套油膜軸承潤滑機理與實驗研究.pdf

1、新型無錐套油膜軸承有別于多年來支撐輥油膜軸承一直采用的錐形錐套和巴氏合金襯套設計,該類軸承直接在輥頸上運轉,軸與軸瓦直接裝配,形成一對摩擦副。油膜軸承工作時依靠襯套與軋輥表面的油膜承受載荷,軸承是否均載取決于油膜壓力的均勻性,為此,應從理論角度合理分析軸承潤滑狀況,應用數(shù)值方法(有限差分法、有限元法和邊界元法)分析油膜的壓力、溫度和膜厚等特性參數(shù)的分布規(guī)律,繼而判斷軸承的受載情況,根據(jù)軸承受載改進軸承結構,最終力求油膜壓力均勻、軸承均載

2、,所以杜絕油膜的過早破裂,延長軸瓦的壽命,對油膜軸承潤滑性能的研究顯得尤為重要。 本課題采用基于流體動力學理論的有限元算法,探討了低速工況下無錐套動壓油膜軸承的油膜潤滑性能計算方法,為動壓及動靜壓無錐套油膜軸承的設計計算提供了理論依據(jù)。本文主要對預裝在四輥可逆軋機上的支撐輥上的無錐套動壓油膜軸承潤滑性能進行研究,并應用計算流體動力學軟件對油膜進行三維油膜流場分析,為動壓軸承潤滑分析開拓出一個新的思路。 論文研究內(nèi)容簡述如

3、下： 1.在理論分析過程中,首先建立了計算壓力場分布的油膜數(shù)學模型,在合理假設的前提下,得到了油膜間隙中液體流動的控制方程即簡化的納維-斯托克斯方程及邊界條件；然后采用有限元分析軟件ANSYS的高級流體動力學模塊對油膜的流場進行了有效的計算流體力學數(shù)值模擬,針對不同工況解出油膜的壓力分布、速度分布、溫度分布、承載能力和流量,無錐套油膜軸承的初始參數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗值大小來確定的。 2.利用流固耦合方法模擬分析了軸瓦的變形和應力

4、,指出油膜壓力將引起襯套的彈性變形,從而改變了軸與軸承的間隙,引起了膜厚的變化,導致油膜的壓力分布發(fā)生變化,油膜的邊界條件不再是幾何邊界條件。 3.基于數(shù)值模擬分析結果,本文還重點進行了實驗研究以及相關問題的分析。運用計算得出的最優(yōu)解,會同一系列的實驗得到的測試數(shù)據(jù),分析了各種參數(shù)對油膜性能的影響規(guī)律。 文中基于計算流體動力學的三維油膜潤滑分析為油膜軸承的油膜流場及油膜壓力數(shù)值分析計算提供了依據(jù),同時對三維油膜流場的計算