静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究

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1、工学硕士学位论文静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究范立国哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号：133.36工学硕士学位论文静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究硕士研究生：范立国导师：张艳芹申请学位级别：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TH133.36DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonThermo-mechanicalCouplingDeformationandOilFilmM

2、odelofHydrostaticBearingCandidate：FanLiguoSupervisor：ZhangYanqinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《静压轴承热力稱合变形及》，油膜模型研

3、究是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕上学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文硏究工作做出贡献的个人和集体，均在文中Ｗ明确方式注明。本声明的法律结果将由本人承担。Ｉ作者签名：若立国円期：＞？手年３月之鬥７哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授极书《静化轴承热力锅合变形及油膜模型硏究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果巧哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨

4、理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理［大学可Ｕ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密口。（谐在Ｌ义上相应方框内打Ｖ）（年＾１作者签名：円期；２。＞月口７导师签名；：２＞円期＞１矿年月円｜静压轴承热力耦合变形及油膜模型研究摘要随着现代化机械制造业的迅速发展，静压轴承被广泛应用于高精度数控机床，它具有的承载能力强、摩擦系数极小、使用寿命长、运动精度高等优点已得到

5、认可，并广泛应用于航空航天、船舶、风电设备、重型机械等国家重要机械设备制造行业。静压轴承已经成为大型机械加工设备的核心部件，其润滑性能和承载能力直接影响整机的加工精度和效率。在正常工况下，静压轴承的热力耦合变形使间隙油膜的形状变得十分复杂，致使间隙润滑油油流状态、基本假设和边界条件都发生很大变化，难以通过理论公式计算来精确预测工况下静压轴承的润滑性能，而且热力耦合变形在静压轴承性能分析中是不可忽略的。鉴于此，本文以多油垫扇形腔静压轴承为研究对象，结合流体力学、热力耦合技术及数值模拟相关理论知识，利用专业的有限元分析软件ANSYS和流固耦合技术，对其进行热力耦

6、合仿真研究。主要做了如下工作：(1)根据静压轴承的实际结构尺寸建立三维几何模型以及间隙油膜模型。推导油腔的流量、承载能力、油腔压力、油膜的总功耗和温升等方程。应用流体分析软件FLUENT对不同载荷条件下间隙润滑油膜进行温度场和压力场仿真分析，间隙油膜温度场和压力场的模拟结果为下一步进行热力耦合提供前提条件；(2)基于摩擦学、传热学和弹塑性变形理论，采用ANSYS14.5Workbench软件对静压轴承热力耦合分析，得到载荷分别为15t、30t、45t、60t、75t、90t、105t、120t、135t和150t油膜的温度场，静压轴承热力耦合变形场，对不同载

7、荷条件下的计算结果数据进行了详细讨论；(3)最后根据工作台和底座的总变形，分析获取不同载荷条件下热力耦合变形后间隙油膜模型以及油膜厚度—载荷曲线，变形后的油膜整体形状呈“楔形”，径向方向扇形油膜外侧高于内侧，随载荷增加内侧容易发生干摩擦致使润滑失效，为静压轴承的设计提供理论依据。关键词静压轴承；扇形腔；热力耦合；变形场；间隙油膜-I-ResearchonThermo-mechanicalCouplingDeformationandOilFilmModelofHydrostaticBearingAbstractWiththerapiddevelopmentof

8、modernmachinerymanufacturi