油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理与性能研究
  • 【摘要】

    作为轧钢机械的支承件,相比滚动轴承,油膜轴承具有独特的优点,在轧制生产中起到举足轻重的作用.油膜轴承理想润滑时不存在摩擦磨损,但实际运转中却难以保证;轴承衬套内壁浇注了巴氏合金材料,运行温度达到其熔点的30%将发生蠕变;油膜温度升高将减小润滑油粘度,轴承润滑性能直接影响轧机使用寿命和轧件质量.为此,本课题引入铁磁流体润滑油膜轴承,在外磁场作用下能提高润滑油粘度和轴承承载力,避免轴承因润滑或受载不当... 展开>>作为轧钢机械的支承件,相比滚动轴承,油膜轴承具有独特的优点,在轧制生产中起到举足轻重的作用.油膜轴承理想润滑时不存在摩擦磨损,但实际运转中却难以保证;轴承衬套内壁浇注了巴氏合金材料,运行温度达到其熔点的30%将发生蠕变;油膜温度升高将减小润滑油粘度,轴承润滑性能直接影响轧机使用寿命和轧件质量.为此,本课题引入铁磁流体润滑油膜轴承,在外磁场作用下能提高润滑油粘度和轴承承载力,避免轴承因润滑或受载不当而产生失效,有助于减少油膜轴承损伤事故,延长轴承使用寿命.本课题依托国家自然科学基金"低速重载油膜的磁流固多场耦合润滑机理和界面力学行为"(51205269)项目,以铁磁流体为润滑介质,润滑油膜为研究对象,轧机油膜轴承为工业应用对象,深入探索油膜轴承磁流固多场耦合润滑机理和性能.根据铁磁流体动力学和油膜轴承润滑理论,推导铁磁流体润滑油膜轴承的数学模型;设计外加磁场并实验测量内部磁场分布;推导磁流体粘度方程,理论分析和实验验证各因素对油膜粘度的影响;采用有限元软件对磁流固多场耦合进行数值模拟.本文主要内容简述如下:1.建立了铁磁流体润滑油膜轴承的数学模型,主要包含了修正的Reynolds方程、能量方程、膜厚方程、粘度方程、固体热传导方程和界面热流连续方程,以及润滑性能的表征参数并对模型无量纲化.2.设计了铁磁流体润滑油膜轴承的外加磁场,理论计算通电螺线管内部磁场的分布,并实验测量,结果表明:两者数据比较相近,能为铁磁流体润滑提供所需的外磁场.同时,理论推导了磁流体粘度方程,实验分析油膜温度和磁场强度对粘度的影响,为磁流体润滑模型中粘度参数提供了理论基础和实验依据.3.基于Workbench对磁流固热多场耦合进行模拟仿真.采用CFX模块对润滑油膜模拟计算,获得油膜压力和油膜温度;并结合Static Structure模块和Steady-State Thermal模块,建立多场耦合连接,对轴承系统进行静力分析和温度分析.模拟轴承系统在不同工况下运转时,获得油膜压力和油膜温度的分布,以及各因素对润滑特性的影响;分析轴承各组件的变形与应力,以及温度分布规律. 收起<<

  • 【作者】

    康建峰 

  • 【学科专业】

    机械工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    太原科技大学

  • 【导师姓名】

    王建梅

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    铁磁流体%油膜轴承%润滑模型%外加磁场%粘度计算%多场耦合模拟