大重型静压支承静态性能及油膜流体仿真_唐军
高效精密磨床砂轮主轴深浅腔动静压轴承静特性分析
２０１４年２月 第３９卷第２期 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｆｅｂ．２０１４ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４—０１５０．２０１４．０２．００１
高效精密磨床砂轮主轴深浅腔动静压轴承静特性分析
， 郭力 沈志伟 刘桂萍
（１．湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙４１００８２；
２．湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙４１００８２）
摘要：阐述用于高效精密磨床砂轮主轴的ＨＳＤＢ—Ｒ深浅腔动静压轴承的原理；建立基于Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程的轴承油 膜流体力学控制方程，采用基于有限体积法的三维流体力学仿真软件ＦＬＵＥＮＴ分析轴承工作参数和结构参数对轴承承载 能力、刚度、温升等性能的影响；对比“一”字和“匡”字２种油腔结构形式对于轴承刚度及温度分布的影响。结果
表明：“一”字油腔结构能够提高轴承承载力和刚度，“匡”字油腔结构有助于降低轴承温升。 关键词：动静压轴承；深浅油腔；计算流体力学；刚度 中图分类号：ＴＨ１３３．３６文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２０１４）２—００１—８
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ｗｉｔｈ
Ｄｅｅｐ—ｓｈａｌｌｏｗ Ｃａｖｉｔｙ ｉｎ ａ ＩＩｉｇｌｌ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｐｉｎｄｌｅ ｏｆ Ｇｒｉｎｄｅｒ
ＧｔＪＯ Ｌｉ ・ Ｓｈｅｎ Ｚｈｉｗｅｉ ・ Ｌｉｕ Ｇｕｌｐｉｎｇ ，
（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕｎａｎ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕｎａｎ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）
重载荷静压支承供油方式的选择
・应用研究・ 谢黎明徐铮重载荷静压支承供油方式的选择 ７５
重载荷静压支承供油方式的选择
谢黎明 ，一，徐铮 （１．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州７３００５０） （２．兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州７３００５０）
摘要：针对重载荷静压支承性能要求，重点对静压支承两种供油方式进行对比，并对两种供油方
式的油膜刚度和承载能力进行了理论推导，应用Ｍａｔｌａｂ软件对理论推导进行了分析，得出定量供
油方式更加适合重载荷静压支承，为重载荷静压支承的设计与选择提供了理论依据。 关键词：重载荷；静压支承；定压供油方式；定量供油方式
中图分类号：ＴＧ５０２．３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６１６（２００８）２１—００７５—０２
静压支承在重型机床中的应用日益广泛，尤其
在低速重载领域，静压支承起着非常重要的作用。 为了使静压支承的基本性能更加优化，本文针对影
响静压支承性能的一个重要因素——供油方式进
行研究，分别对定压供油方式和定量供油方式进行 理论分析，比较出两者对承载能力以及油膜刚度的
不同影响，以便为重载荷静压支承供油方式的选择
提供一定的理论依据。
１静压支承供油方式分析
以单油腔为例，对定压供油式静压支承和定量 供油式静压支承进行理论分析…。
１．１定压供油方式静压支承
如图１所示，定压供油式静压支承系统主要由 ３个部分组成：轴承部分、节流器部分和供油装置，
其特点是支承结构简单，调整方便。由图１可得，
供油压力Ｐ 在有效承载面积Ａ 一定的情况下，惟
一的由外载荷Ｆ所决定＿２￣４ Ｊ，则其承载能力为：
Ｆ＝Ａ。Ｐ ＝弘 Ｐ （１）
由毛细管类节流液阻的关系可得：
Ｐ ＝
则有：
ｆ＝ Ｐ
１十（ １）（１一Ａ￡） （２）
（３）
由无量纲承载系数求得油膜刚度：
＝ １ ㈩ “ ａ￡ ［１＋（ ＋１）（ 一Ａｅ）。］ ｒ ｒ—一 ｆ 人＼＼ ＼＼＼ ＾＼Ｖ
高速重载静压推力轴承润滑性能研究
高速重载静压推力轴承润滑性能研究
于晓东;高春丽;邱志新;谭力;李欢欢;庄建新
【摘 要】以某高速重载数控5m立车的环形腔静压推力轴承为对象,对其润滑性能进行了研究,推导出静压承载力与油膜厚度的关系式.依据计算流体力学(CFD)理论,采用ANSYS ICEM CFD和ANSYS CFX软件对环形腔静压推力轴承内部流体压力场、温度场和速度场进行了仿真计算,通过改变油膜厚度实现对工作台承载变化的研究,得到了不同油膜厚度时压力场、温度场和速度场的变化规律,实现了高速重载静压推力轴承润滑性能预测.
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2013(024)023
【总页数】5页(P3230-3234)
【关键词】静压推力轴承;计算流体力学;润滑性能;高速重载;模拟研究
【作 者】于晓东;高春丽;邱志新;谭力;李欢欢;庄建新
【作者单位】哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,哈尔滨,150080
【正文语种】中 文
【中图分类】TH133.3
0 引言 随着科技的进步，航空航天机械部件以及光学仪器等的零部件加工对机床的加工精度、尺寸、承载能力和加工速度都提出了越来越高的要求，旋转机械也越来越趋于高速和大功率，对轴承各方面性能的要求也越来越高。液体润滑具有摩擦阻力小、使用寿命长、抗振性能好、精度高、适应性好等特点，采用液体静压支承能够使机床实现高精度、低损耗的加工。随着对流体润滑轴承研究的深入，学者们发现油腔的形状对润滑性能有很大的影响，合理选择油腔形式对提高润滑性能起着至关重要的作用。近年来，有关静压轴承润滑性能与结构优化方面取得了很多研究成果。Safar等［1］在层流情况下，对非对称的静压轴承的压力分布、承载能力和流量进行了分析，研究表明，轴承数和油腔厚度变化率对轴承润滑性能有很大影响。Prabhu等［2］在考虑油流惯性影响的前提下，利用线性三角形单元有限元法对圆形腔圆锥静压推力轴承的承载能力进行了理论研究，并用实验对其结论进行了验证，理论值与实验值吻合较好。Chen等［3］研究了润滑油膜的压力分布以及节流器尺寸与油腔几何形状对流体形式的影响，其计算结果为工程实际设计静压轴承以及其节流器提供了理论依据。邵俊鹏等［4］、Yu 等［5］用有限体积法分析了扇形腔多油垫静压轴承支承环隙油膜润滑性能，并对大尺度静压推力轴承油膜采用有限体积法进行分析，得到了静压轴承内部的流速及压力分布。王锐昌［6］考虑了温度对润滑油黏度的影响，依据流体力学有限元理论对新型动压推力轴承轴瓦的压力场进行了计算，并在可逆式动压推力轴承实验台上进行了实验。张蕊华等［7］利用达朗贝尔原理，建立了新型金属橡胶挤压油膜阻尼器转子系统的运动方程，得到了相对偏心率的数学表达式;通过对比分析传统挤压油膜阻尼器与新型金属橡胶挤压油膜阻尼器的油膜压力分布特性，解决了传统挤压油膜阻尼器所存在的油膜刚度高度非线性的问题。张宏献等［8］建立了椭圆滑动轴承的油膜力力学模型，并采用基于Sommerfeld数的滑动轴承转子系统稳定性分析方法分析了该模型，利用量纲一运行参数Op得到不同椭圆度误差的滑动轴承的稳定性临界曲线，表明了滑动轴承轴颈的椭圆度误差对滑动轴承转子系统有显著影响。刘剑平等［9］基于Carreau流变模型和Ree－Eyring流变模型，对剪切稀化流体线接触弹流润滑进行了完全数值分析，得到了同一种润滑油在不同流变模型下的弹流油膜厚度，并将理论分析得到的油膜厚度、经典弹流膜厚公式计算的油膜厚度以及实测的油膜厚度进行了对比，幂函数形式的流变模型更能反映剪切稀化流体的流变特性。
直驱转台双静压导轨油膜刚度与承载力研究
ｌ３０ 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ 第３期 ２０１４年３月
直驱转台双静压导轨油膜刚度与承载力研究
谢黎明，陈钦，靳岚，张彬 （兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要：静压导轨是现代重型精密机床的关键部件，其油腔油膜刚度大小直接影响着直驱转台的刚度和固有频率，进而 直接影响到工件的表面质量与加工精度，因此对于油膜刚度的分析有着重要的意义。针对静压导轨的工作原理进行了阐 述，建立了静压导轨油腔模型，在此基础上对铣车复合加工中心在车、铣工况下的油膜刚度进行了计算，并且以ＭＡＴＬＡＢ 为工具得到了切削轴向分力和工件重量对油膜刚度、厚度的影响曲线。研究表明，随着轴向力和工件重量变大，油膜刚度 近似线性增大，油膜厚度非缌陛减小，减小速度原来越慢。 关键词：静压导轨；油膜刚度；切削力；油膜厚度；工作原理 中图分类号：ＴＨ１６；ＴＨ１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１４）０３—０１３０—０４
Ｓｔｕｄｙ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｏｉｌ Ｆ＿ｌｍ Ｓｔｉｆｎｅｓｓ ａｎｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｗａｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｔｕｒｎｔａｂｌｅ ＸＩＥ Ｌｉ－ｍｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｑｉｎ，ＪＩＮ Ｌａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｂｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｓｕ Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｈｅａｖｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ，ｗｈｏｓｅ ｏｉｌ ｌｍ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｄｒｉｖｅ ｔｕｒｎｔａｂｌｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ａｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｕ￣ｆｏｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｏｉｌｆｉｌｍ ｓｔｉｆｎｅｓｓ．Ｉｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｏｉｌ ｃｈａｍｂｅｒ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｗａｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｍｉｌｌ－ｔｕｒｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｕｒｎｉｎｇ．Ａ ｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｃｕｒｖｅ ａｂｏｕｔ ｃｕｔｔｉｎｇａｘｉａｌｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｗｅｉｇｈｔ ｗｅｒｅ ａｔｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｔｏｏｌ ｏｆＭＡＴＬＡＢ．Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ．ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｗｅｉｇｈｔ，ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ Ｉｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ， ｗｈｏｓｅ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ｌｏｗｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｗａｙ；Ｏｉｌ Ｆｉｌｍ Ｓｔｉｆｎｅｓｓ；Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｆｏｒｃｅ；ＦｉＩｍ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
大型滚齿机工作台静压导轨的压力油流场数值模拟
第３１卷第５期 四川兵工学报 ２０１０年５月
【制造技术】
大型滚齿机工作台静压导轨的
压力油流场数值模拟
刘志丹，王时龙，李 川，罗恕燕
（重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆４００ｏ４４） 摘要：针对多油腔静压导轨压力油流动的复杂性，以大型滚齿机中所应用的大尺寸转台静压导轨为研究对象，建 立了静压导轨三维实体以及导轨内部三维流动的数学模型，通过对定量供油开式静压导轨的理论计算来确立边 界条件，采用有限体积法和分离式求解器进行计算，数值模拟了静态下导轨的油膜压力及流场分布。 关键词：静压导轨；计算流体动力学；压力场；流场 中图分类号：ＴＨ１３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０７０７（２０１０）０５—００４８—０３ 随着精密齿轮传动的发展，对加工精度可达到ｌ０。ｍ 甚至更高的亚微米、纳米滚齿机的需求与Ｌｔ俱增，而大型 数控滚齿机设计制造的关键技术之一的就是工作台支承 静压导轨，其性能直接影响到整个机床运行的可靠性，寿 命和经济指标。相应地，随着对流体动力润滑导轨的研究 日益向广度和深度方向发展，学者们发现静压导轨油膜流 场对导轨性能有很大影响…，但对于油膜压力场、流场分 布等问题尚缺乏系统分析，制约了静压导轨的合理设计与 应用 。 本研究运用流体动力学和摩擦学的相关知识对静压 导轨的压力油膜有限元模型进行计算，对某大型数控滚齿 机工作台静压导轨油膜的压力场及流场进行了研究，分析 了油腔各处的压力、液流流动状况及其对某大型数控滚齿 机承载能力的影响，揭示了静压导轨内部的流动规律。 １ 静压导轨数值模拟的数学模型
１．１工作原理 工作台液体静压导轨依靠外部供油系统供给具有一 定流量的压力油，建立压力油膜以承受＃ｌ－￣Ｊｔｌ载荷，并在预 定载荷和任意转速下使工作台与静压导轨处于完全液体 摩擦状态，其工作原理如图１所示。利用专门的供油装置 将具有一定压力的润滑油送到导轨的静压油腔内，形成具 有压力的润滑油层，利用静压腔之间的压力差形成静压导 轨的承载力而将工作台浮升并承受外载荷 Ｊ。润滑油由 油泵沿进油孔进入油腔，并沿径向浅腔和外环封油边 流出。 台
深浅腔液体动静压轴承油膜承载特性分析
深浅腔液体动静压轴承油膜承载特性分析
王攀;刘保国;冯伟;赵耿
【摘 要】以深浅腔液体动静压轴承为研究对象,根据油膜的结构特点,运用ICEM
CFD软件建立了油膜的三维有限元计算模型,采用结构化网格划分方法极大地提高了网格划分质量,并采用动网格方法实现了对油膜偏心率的更改,简化了建模工作;运用FLUENT软件模拟得出了各种工况下深浅腔液体动静压轴承油膜的压力分布,深入研究了油膜轴承承载力与偏心率、 主轴转速之间的变化规律,对计算结果的分析表明:随着偏心率和主轴转速的增加,油膜轴承承载力呈线性增长;指出了该研究可以为液体动静压轴承的设计提供参数支持,并可以在理论上分析和预测液体动静压轴承在工作中可能出现的问题,缩短研制周期,节省开发费用.
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2017(000)009
【总页数】3页(P78-80)
【关键词】动静压轴承;计算流体力学;ICEMCFD;油膜压力;偏心率;主轴转速
【作 者】王攀;刘保国;冯伟;赵耿
【作者单位】河南工业大学机电工程学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学机电工程学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学机电工程学院, 河南 郑州 450001;河南工业大学机电工程学院, 河南 郑州 450001
【正文语种】中 文
【中图分类】TH133.36;TH133.37;O35 随着技术的发展，对油膜轴承的转速范围、油膜刚度、支承精度的要求越来越高，液体动静压轴承的出现满足了人们的需求，它兼备了动压轴承和静压轴承的优点，在低速和高速条件下都有较大的承载力，且有效降低了供油系统的功耗，目前已被广泛应用于机械领域[1]。对于深腔液体动静压轴承，其油腔的结构特点使其具有二次节流效应[2]，与普通的浅腔液体动静压轴承相比，具有更大的静压承载力和动压承载力。由于其油膜承载力易受到偏心率及主轴转速的影响，因此有必要找出油膜承载力与偏心率、主轴转速之间的变化规律。目前，随着计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）的快速发展，对油膜承载特性的分析，已由最初的数值求解雷诺方程，逐步转变为CFD软件计算求解。于天彪、王学智、关鹏等利用FLUENT软件得到了五腔动静压轴承内部的压力场分布[3]；石璞、岑少起等研究了气液两相流对液体动静压轴承油膜压力分布的影响[4]；郭力、李波对超高速磨床主轴动静压轴承提出了一种新的优化设计方法[5]。
大重型机床静压导轨的静态性能及油膜流体仿真研究
ｌ０２ 机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ 第１Ｏ期 ２０１２年１０月
文章编号：１００１—３９９７（２０１２）１０—０１０２—０３
大重型机床静压导轨的静态性能及油膜流体仿真研究术
张逸舟’黄筱调 于春建２
（１．南京工业大学机械与动力工程学院，南京２１０００９；２．南京工大数控科技有限公司，南京２１０００９）
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｔａｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ Ｏ．１ ｆｊ１ｍ ｆｌｕｉｄ Ｏｆ Ｂｉｇ Ｈｅａｖｙ
Ｍａｃｈｉｎｅ Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｗａｙ
ＺＨＡＮＧ Ｙｉ—ｚｈｏｕ ．ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｄｉａｏ２，ＹＵ Ｃｈｕｎ－ｊｉａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｎｊｉｎｇ
Ｇｏｎｇｄａ ＣＮＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ０００９，Ｃｈｉｎａ）
数控转台承受偏载荷的问题提出了在转台轴向布置平面导轨的方案。在以
改造，改变静压导轨的结构，采用新型的供油方式，将新式导轨运用在转台
Ｏ／Ｅ及ＣＦＤ仿真分析软件ＦＬＵＥＮＴ，从导轨以及油膜的三维模型设计和导轨
油腔内部油膜三维流动分析计算对静压导轨的静态承载性能进行分析。从理论计算与模拟仿真方面分
析了新式导轨的静态性能和流场流动规律，得出导轨内部油膜的理论承载刚度与仿真结果的对比曲
线。最后，通过试验验证表明该设计方案的正确性与合理性。
关键词：数控转台；静态性能；ＦＬＵＥＮＴ；静压导轨
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ，ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｂｉｇ ｈｅａｖｙ ＮＣ ｒｏｔａｒｙ ｔａｂｌｅ ａｆｏｒｄ ｐａｒｔｉａｌ ｌｏａｄ ｐｒｏｂｌｅｍ，ａ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ
重型静压轴承流场与压力场仿真分析
第１０期 ２０１０年１０月 机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ２０３
文章编号：１００１—３９９７（２０１０）１０—０２０３—０２
重型静压轴承流场与压力场仿真分析水
孙仲元黄筱调方成刚
（南京工业大学机械与动力工程学院，南京２１０００９）
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｂｅａｒｉｎｇ
ＳＵＮ Ｚｈｏｎｇ－ｙｕａｎ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｄｉａｏ，ＦＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ—ｇａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃ ａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ） ？…’’…’’… ‘…’’… 。… 。… 。… …‘。…’ … ’…’ …’。… ‘…’ …‘。… … ’…’’…’… ’… ’…‘。… … ’…’’…’ …‘’… 。…’…。 … ’…’。…’ …‘’…’’…‘’…‘‘…’’… 。… ’… ’…’‘…。。… ’… ’…。。… …‘ … ’ 【摘要】采用ＦＬＵＥＮＴ软件对重型恒流静压轴承油膜的三维压力分布及流场分布进行了数值分析，
÷重点分析进出１３区域的流速，并研究了出口压力与流速变化趋势。分析结果表明，流场进口附近流速变化剧÷
；烈，但是整体流动呈现很强的规律性。油膜整体压力场成均匀对称分布，不受出口位置影响。为进一步研究重；
ｊ型静压轴承的性能与设计提供理论依据。 ｉ
： 关键词：静压轴承；ＦＬＵＥＮＴ；压力场；流场 ：
！ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｅ￣ｏｒｍｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ
÷ｆｌｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｂｅａｒｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ０ ｕｓｉｎｇ ＦＬＵＥＮＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ．÷
静压中心架支承性能研究及数值仿真
静压中心架支承性能研究及数值仿真
静压中心架是重型数控镗车床中支承工件进行加工的部件,能够同时承受垂直和水平方向的载荷,具有摩擦阻力小、使用寿命长、转速范围广、抗振性能好等优点,是保证工件加工精度的重要部件。而静压中心架的油膜润滑特性直接影响车床的工作性能,可靠性和寿命,因此本文从理论分析和数值模拟的基础上对静压中心架的润滑特性与支承性能进行研究。
本文首先分析了国内外相关静压支承的研究现状,介绍了静压中心架的特点及工作原理。对油垫模型进行合理简化,根据流体在平板缝隙中的流动特性推导出静压中心架流量公式和支承刚度公式。
基于计算流体力学有限体积法的数值模拟原理,选取合适的计算机仿真模型与边界条件,利用CFX进行迭代求解得到润滑油的流动状况及流场相关参数。结果表明数值模拟得出的静态特性曲线和理论计算值吻合的较好。
通过对静压中心架油腔内部和油膜上的润滑油流态进行模拟仿真得到了油垫上的速度分布曲线。得到了最高温升发生的区域,分析了影响支承工作温升的主要因素,同时绘制了工件转速与平均温升之间的关系曲线。
分析了温粘效应和周向回油槽对静压中心架支承性能的影响。最后分别研究了不同轴径的静压中心架和圆形腔静压中心架的支承性能。
通过以上分析和研究,本文系统研究了静压中心架的静态支承性能。揭示了静压中心架支承间隙润滑油的流动规律。
通过对静压中心架内部流场进行的多次数值模拟仿真探讨了几个主要参数对静压中心架支承性能的影响规律。本研究为此类支承的设计提供了理论计算方法,为静压支承的工作特性研究提供了一定的理论基础,为设计出结构合理、性能优良的液体静压支承提供了理论依据。
大重型静压支承静态性能及油膜流体仿真
第３０卷第３期
、，０ｌ＿３０ Ｎｏ．３ 辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ２０１１年６月
Ｊｕｎ． ２０ｌｌ
文章编号：１００８－０５６２（２０１１）０３—０４２６—０４ ＤＯＩ：ＣＮＫＩ：２１－１３７９／Ｎ，２０１１０６１２．２３３１．００６
大重型静压支承静态性能及油膜流体仿真
唐军 ，黄筱调 ，张金ｌ１
（１．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京２１０００９； ２．南京工大数控科技有限公司，江苏南京２１０００９）
摘要：为了解决大重型数控转台的单油腔静压推力轴承无法承受偏载荷问题，提出了单油腔静压支承与静压径
向轴承复合设计方案。同时，为了方便静压径向轴承油腔加工，提出了一种新式回型槽油腔结构。此种结构的油
腔加工区域仅占单油腔总面积的１０％，而承载区域达到７５％以上。然后，综合应用三维造型软件Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ
和ＣＦＤ软件ＦＬＵＥＮＴ，模拟分析圆环形静压支承和回型槽油腔的流速分布及压力分布，揭示了两种油腔结构内部
油液流动规律，并计算各自的静态性能，实验验证表明，该设计方案正确性与合理性。
关键词：数控转台；静压轴承；静态性能；流体仿真；偏载荷
中图分类号：ＴＨ１３３．３６ 文献标志码：Ａ
Ｆｌｕｉｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｆｉｌｍ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｈｅａｖｙ ｄｕｔ、，
ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｔｈｒｕｓｔ ｂｅａｒｉｎｇ
ＴＡＮＧ Ｊｕｎ ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ Ｄｉａｏ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ ，
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ；