单球滚动止推轴承润滑与摩擦磨损的机理研究

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1、分类号:密级：UDC：学号：405906112046南昌大学硕士研究生学位论文单球滚动止推轴承润滑与摩擦磨损的机理研究MechanismResearchofSingleBallRollingThrustBearingLubricationandFrictionAbrasion王帅培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：江雄心副教授申请学位的学科门类：工学学科专亚名称：机械设计及理论论文答辩日期：2015年5月29日评阅人:2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我d同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：签字年i"月V円二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国

3、学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：王jMp导师签名（手写）:1签字R期年月i/r签字日期:年孓月2^h论文题0姓名学号40i巧。(丨论文级别博士□硕士■院/系/所专业如城如十匕滅认''al开□保密（向校学位办申谙获批准为“保密”，______年_月后公开)摘要摘要单球滚动止推轴承是安装在容积式压油泵上的一种结构简单、加工容易的止推轴承。容积泵泵轴在工作过程中，容易产生轴向位移，从而形成泵轴的轴向窜

4、动，该现象对泵整体运行的平稳性有很大的影响。为了消除泵轴运行的不平稳现象，设计出单球滚动止推轴承，并应用于容积泵中。该轴承利用容积泵吸取的介质作为润滑液，通过在球窝处的螺旋槽，形成阶梯动压效应，从而产生克服泵轴轴向力的承载力。以特定型号容积式压油泵上安装的单球滚动止推轴承作为研究对象，分析止推轴承存在的润滑与摩擦磨损的形式，推导出止推轴承润滑的雷诺方程、摩擦转矩和承载力理论形式以及膜厚方程；利用遗传算法对止推轴承结构参数进行优化设计；然后利用流体分析软件FLUENT对止推轴承球窝螺旋槽的结构参数进行仿真分析，考虑空化效应对止推轴承油膜承载性能的影响。在利用遗传算法进行止推轴

5、承结构参数优化设计的过程中，选择摩擦转矩最小和最小油膜厚度最大作为目标函数，以两轴间隙、球窝包角、油液粘度以及球窝曲率系数作为约束条件，利用MATLAB遗传算法工具箱进行优化设计。先进行单目标函数的优化，分别得到目标函数的最优值以及设计变量值，然后进行多目标函数的优化，得到多目标函数的最优值以及设计变量值。通过参数的优化设计，为后文利用流体分析软件进行仿真分析时的模型建立提供了依据。利用FLUENT软件对球窝螺旋槽结构参数槽深、槽宽、螺旋角以及螺旋高度进行仿真设计研究。仿真结果表明：（1）槽深数值越大，螺旋槽的阶梯动压效应越明显，正压区面积越大，负压区的面积越小；槽深40μ

6、m周向压强分布明显不同于其他槽深的周向压强分布，而其他槽深的周向压强部分变化不是很明显；承载力和流量都是先增大后减小，两者同时在槽深为160μm达到最大值。（2）槽宽0.6mm、0.7mm的压力场分布基本相同，当槽宽从0.7mm变化到0.8mm时，压力云图正压区面积发生突变，急剧变小，当槽宽大于0.8mm时，正压区面积慢慢变大；周向压强的变化趋势是正压区随着槽宽增大而压强变小，负压区随着槽宽增大而压强变大；承载力在槽宽0.7mm~0.8mm处突变减小，其他区域的承载力随着槽宽增大而增大，流量随着槽宽的增大而增大。（3）油膜压力场分布的正压区面积随着螺旋角增大而增大，负压区面

7、积随着螺旋角增大而减I摘要小；周向压强分布是在正压区随着螺旋角增大，压强先减小再增大最后再减小，在负压区，随着螺旋角增大，压强先增大再减小最后再增大；承载力和流量都是随着螺旋角增大而增大。（4）当螺旋高度取值较小时，本应由螺旋槽分隔开的负压区，此时处于连通状态；油膜压力场分布的总体变化趋势是随着螺旋高度增大正压区面积增大，负压区面积减小；当螺旋高度在1.8mm~1.9mm之间时，承载力基本没有变化，当螺旋高度大于1.9mm时，承载力随着螺旋高度的增大而增大；随着螺旋高度的增大，所消耗的流量基本没有变化。关键词：轴向