静压轴承试验级设计及其性能分析优化

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1、分类号学号M201270415学校代码10487密级硕士学位论文静压轴承试验级设计及其性能分析优化学位申请人：陈源学科专业：机械电子工程指导教师：张国军教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringHydrostaticBearingTestLevelDesignandIt’sPerformanceAnalysiswithOptimizationCandidate:ChenYuanMajor:MechatronicEngi

2、neeringSupervisor:Prof.ZhangGuojunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430074，P.R.ChinaMay，2015华中科技大学硕士学位论文摘要流体静压支承系统是制造设备的重要基础部件，随着制造装备向重型、超重型和精密、超精密方向发展,制造业对高性能的静压支承系统的需求越来越强烈。本文的目的是设计并制造一个液体静压轴承试验平台，在这个静压试验台设计制造过程中，通过对静压轴承油膜进行仿真，分析油膜厚度、进油参数、轴承转速等参数对轴承载荷、出油流量、发热等性能参数的影响，为静压轴承的

3、设计工作提供有价值的优化意见，同时对后面的实验性研究具有指导意义。首先，针对静压试验台的设计需求，依据功能将静压试验台总体分为轴承、传感器、数据采集显示以及动力加载四个部分来设计。在静压试验台的前期方案基础之上，本文主要对轴承部分进行详细分析，进而通过仿真手段分析轴承的各项性能特征。基于轴承内流场的特点，对其进行简化，并用流体静力学的理论做关于流量的计算推导。在模型简化基础上，采用分块逼近的方式建立轴承内流场的有限元结构化网格模型，并对网格质量进行控制。在这些基础上，针对轴承的温升问题进行了详细的仿真分析，主要以转速和设计油膜厚度作为变量，分析了影响温升的主要因素以及各因素的权重

4、，得到是轴承温升受转速影响最大，相对转速来说设计油膜厚度的影响很小的结论。这样，可以近似认为在相同转速下的温升情况相同，从而将温升引起的变粘度条件引入到压力速度场的仿真中。最后依据压力速度场的仿真数据,主要针对轴承的液压油流量、转动阻力以及承载能力这三个重要的性能参数各自的影响因素进行了详细的分析，最终优化了前期试验台方案中不确定的项目，完成了试验台的安装工作。关键词：静压轴承有限元承载力流量油膜厚度性能分析优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractHydrostaticbearingsystemisanimportantfoundationforcomponentmanuf

5、acturingequipment.Withthedevelopmentofmanufacturingequipment,thedemandforhighperformancehydrostaticbearingsystemismoreandmorestrong.Thepurposeofthispaperistodesignandmanufactureahydrostaticbearingtestplatform.Inthesametime,withthesimulationofflowfieldinhydrostaticbearing,theeffectofthefilmthi

6、ckness,enteroilparameters,bearingspeedandotherparametersareanalyzed.Thenareferenceforthestructuraldesignofhydrostaticbearingisprovided.Firstly,accordingtothedesignrequirementsofstaticteststand,thestaticteststandisdividedintofourpartswhicharebearings,sensors,dataacquisition,anddynamicloading.O

7、nthebasisoftheearlyprogramofthestaticpressuretestplatform,adetailanalysisofthebearingpartismade.Thentheperformancecharacteristicsofthebearingareanalyzedwithsimulation.Basedonthecharacteristicsofthevelocityfieldinbearing,simplifiedthemodelandc