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静压中心架中间托瓦动压性能研究

作　者: 尹超
导　师: 邵俊鹏
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 静压中心架中间托瓦间隙油膜动压
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

静压中心架是数控机床的重要组成部件,用来支撑细长轴类和转子类的工件,可以满足高加工精度的要求。其润滑性能直接影响到工件的加工精度。由于静压中心架的技术是从德国引进的,国内的技术还不是很成熟,目前性能不是很稳定,很容易对静压中心架的中间托瓦造成损坏。因此,有必要对工作中静压中心架间隙油膜进行分析。首先,通过对国内外相关文献的大量阅读,对国内外径向滑动轴承的研究现状进行了总结,对静压中心架的润滑机理和静压支撑原理进行了详细的研究,制定了具体的研究方案。其次,对静压中心架中间托瓦的结构设计进行了详细的研究。其中包括油腔形状的选择,油腔数目的选择,进油口位置的选择及其在中间托瓦内的布置。建立了静压中心架中间托瓦的三维模型。给出了本文计算的基本假设条件和CFX有限元分析元件的控制方程。由于本文是在湍流的情况下进行计算,给出了湍流的基本方程。最后,对静压中心架间隙油膜进行六面体网格划分,对中间托瓦的有效承载面积进行了计算,对间隙油膜的入口流量进行了公式推导,对中间托瓦的结构设计提出了改进意见。通过合理的设置仿真边界条件,对间隙油膜的速度场、压力场和动压力场进行了仿真。得出了速度场和压力场的分布规律,主轴转速,承受载荷,润滑油粘度,封油边宽度,油腔深度以及主轴偏心率对油腔动压的影响。通过对静压中心架间隙油膜的速度场、压力场和动压力场进行仿真,可以得到静压中心架内部流场的流动规律,找到了间隙油膜动压随主轴转速的增大而显著增大时的临界转速。为工程实际静压中心架甚至开式径向滑动轴承的优化设计提供了理论依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的目的和意义  10
  1.2 国内外研究现状及分析  10-14
  1.3 本研究课题的来源  14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第2章静压支撑流体计算方法  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 流体力学分析方法的一般过程  15-17
    2.2.1 速度对润滑油流动状态的影响  16
    2.2.2 不可压缩流动Navier-stokes 方程的特点  16-17
    2.2.3 有限体积法  17
  2.3 静压支撑概述  17-18
  2.4 静压支撑的组成和构造  18-19
  2.5 定量供油式静压支撑的工作原理  19
  2.6 流体力学的量纲分析和相似原理  19-20
  2.7 本章小结  20-21
第3章静压中心架中间托瓦型腔设计与建模  21-32
  3.1 引言  21
  3.2 静压中心架中间托瓦的工作原理  21-22
  3.3 静压中心架中间托瓦的结构设计  22-24
    3.3.1 油腔的形状  22-23
    3.3.2 油腔数目和布置  23-24
  3.4 静压中心架的定位原理  24
  3.5 静压中心架的相关计算  24-31
    3.5.1 基本假设及计算条件  26
    3.5.2 静压中心架间隙油膜的控制方程  26-27
    3.5.3 控制方程的离散  27
    3.5.4 静压径向滑动轴承的动压计算  27-31
  3.6 本章小结  31-32
第4章静压中心架中间托瓦动压研究  32-50
  4.1 引言  32
  4.2 间隙流体数值模拟环境  32-35
    4.2.1 CFX 概述  32-33
    4.2.2 静压中心架间隙油膜的网格生成  33-34
    4.2.3 边界条件  34-35
  4.3 间隙油膜的速度场和压力场分析  35-39
  4.4 主轴转速对间隙油膜动压的影响计算  39-43
  4.5 主轴偏心对间隙油膜动压的影响计算  43-45
  4.6 油腔深度对间隙油膜动压的影响计算  45-46
  4.7 载荷大小对间隙油膜动压的影响计算  46-48
  4.8 粘度和封油边对间隙油膜动压的影响计算  48-49
  4.9 本章小结  49-50
结论  50-52
参考文献  52-55
攻读学位期间发表的学术论文  55-56
致谢  56

静压中心架中间托瓦动压性能研究

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