封油边形状对流场结构及承载力的影响.doc

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1、Vol.38No.8Aug.2012封油边形状对流场结构及承载力的影响申峰，刘赵淼牝京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124)摘要：为揭示高档数控机床中静压油腔几何形状对承载力的影响，研究了油腔封油边形状对油腔内部流场结构及承载力的影响.模拟封油边高度、长度、角度及微结构等因素对流场中的涡胞结构和承载力的影响.计算结果表明，承载力与入口雷诺数皿、封油边长:度成正比;增加封油边高度和微结构将减少承载力；封油边角度对流场涡胞结构影响明显，但对承载力影响微小.该研究对优化高档数控机床静压油腔结构，提高承载力有指导意义.关键词：静压油腔；承载力；封油边；计算流体力学；涡胞中

2、图分类号:TH133.36;0351文献标志码：A文章编号：0254-0037^012)08-1130-06EffectsofOilSealEdgeGeometryonFlowFieldStructureandLoadCapacityinHydrostaticOilCavitySHENFeng,IJUZhao-miaoCollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology,BeijingIniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abstract:Tofindoutthe

3、effectsofgeometiyoftheoilsealedgeonflowfieldandloadcapacityofNCmachinedhydroslalicoilcavity?computationalfluiddynamicsCFD)simulationisapplied.Rcsullsindicatethattheheight,length,angleandmicrostructureoftheoilsealedgehaveimportanteffectsonthevorticesofflowfieldandloadcapacity.Bychangingthesefa

4、ctors,thepressureoftheflowfieldandtheloadcapacitycanbeimproved-Theresultscanbeusedtooptimizethedesignofgeometiyofhydrostaticoilcavityandimproveitsperformance.Keywords:hydrostaticoilcavity；loadcapacity;oilsealedge；computationalfluiddynamicsCFD)；vortex液体静压油腔支承技术是通过外部压力将液压油压入油腔内以实现支承和润滑的作用，并具有承载

5、力高、油膜刚度高和摩擦系数低等优点u-21,被广泛应用于重载、精密、高速的高档数控机床等现代机械设备中.静压油腔支承性能的优劣直接影响到高档数控机床静压转台的承载能力和加工精度国.为了提高静压油腔的承载力和油膜刚度，需要对静压汕腔儿何形状对汕腔内部流休流动行为的影响机理进行深入研究.Johnson等⑷通过求解经典润滑方程，分析了圆形静压油腔工作性能的影响因素;Satish等⑸利用有限元方法研究了圆形、矩形、椭圆形及环形静压汕腔的工作性能，研究表明，根据供汕方式和节流器选择汕腔形状会获得更好的承载性能；Bakker等固考虑流体惯性作用，通过推导数学公式分析了环形油腔的压力分布，发现

6、油腔内部压力不是均匀分布的；邵俊鹏等⑺运用计算流体力学Computationalfluiddynamics,CFD)软件Fluent)对椭圆形及扇形静压油腔的三维速度场和压力分布进行了数值模拟，研究表明，扇形静压油腔具有更好的稳定性•由于实际高档数控机床中静压汕腔内部流收稿日期:2010-04-16-基金项目：国家自然科学基金资助项目＜11072011);北京工业大学博士启动基金项目^0001015201101).作者简介：中峰＜1980-),男，讲师，主要从事实验流体力学与计算流体力学方面的研究，E^iail：shenfeng@bjut.edu.cn.动行为无法通过实验观测研究

7、，CFD方法是一种有效的流动分析方法，可有效揭示油腔内部的流动行为,预测流动行为对油腔工作性能的影响同，并实现最佳汕腔形状及供汕参数设计.本文采用CFD方法，运用流体动力学和流体润滑理论等相关知识,研究静压油腔内部流体流动行为，揭示封油边形状对流场结构及承载力的影响机理，为优化油腔结构,提高油腔工作性能提供理论依据.1数值计算模型高档数控机床中的静压油腔形状通常为圆形,如图1(J所示•流体工作介质由外部压力压入油腔凹槽使油腔与承载面分离.由于油腔封油边的节流作用，使油腔流场产生很