[发明专利]一种建立静压推力轴承热力耦合变形后润滑油膜模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑油膜模型的方法。

背景技术

在静压技术推广应用的同时国内外高校和科研单位进行了大量的实验及理论研究，包括静压轴承的轴承结构的改进、节流器的控制方式、设计计算方法的完善等。而在重型静压推力轴承性能研究方面，都侧重与采用定压供油方式的静压推力轴承的研究，且局限于其实验装置、节流器型式的选择、结构优化、不同类型节流器的比较、腔型结构优化、轴承特性和阻尼特性等方面的研究。而在对静压推力轴承承受力和热产生变形后的润滑油膜参数的获取研究几乎空白，在以往工程计算和数值模拟中一般忽略其变形对油膜态的影响，而实际上，这对工件效率与精度有很大影响。

静压推力轴承在实际工作中由于承载及长时间运行发热将会产生局部变形，而变形后间隙油膜的模型参数的获取通过理论计算是不能实现。

发明内容

本发明是要解决现有建立油膜模型的方法对工件效率与精度有很大影响的问题，而提供了一种建立静压推力轴承热力耦合变形后润滑油膜模型的方法。

一种建立静压推力轴承热力耦合变形后润滑油膜模型的方法按以下步骤实现：

步骤A、依据试验机床的尺寸结构与给定初始油膜厚度值，使用三维建模软件建立工作台、底座、扇形油腔和初始油膜的模型，并将工作台、底座与扇形油腔装配，导出zhuangpei.x_t和youmo.x_t文件；

步骤B、用GAMBITZ软件对初始油膜进行网格划分，得到网格，指定流体域边界条件并输出youmo.fluent5/6mesh文件，将youmo.fluent5/6mesh文件导入FLUENT中，输入或选择油膜入口温度Tin初值、油膜固定壁面温度初值、油膜入口流量Q、出口压力、旋转壁面角速度和固定壁面边界条件，然后进行模拟计算进行稳态分析最终得到youmo.cas文件；

步骤C、在ANSYS WOERKBECH软件中建立工作流程图，对静压推力轴承进行热力耦合计算分析：

步骤D、封闭工作台的油腔之间的间隙，在UG中导入bxh.stp文件，将油腔四周拉伸，然后导出fb.x_t文件；其中，所述油腔四周拉伸高度保证嵌入与油膜接触的扇形工作台面，厚度保证与油膜接触的扇形工作台面的扇形边界嵌入其中；

步骤E、得到间隙油膜的模型，实用ANSYS WOERKBECH软件重新建立工作流程图，添加Geometry几何模块将fb.x_t文件导入，经布尔运算和填充操作得到间隙油膜模型，即完成了一种建立静压推力轴承热力耦合变形后润滑油膜模型的方法。

发明效果：

本发明方法利用计算机模拟现场实际工况下静压推力轴承承受热和力产生变形后的变形情况，对静压推力轴承热力耦合变形后的润滑油膜参数的获取研究，获取润滑油膜参数，揭示静压推力轴承的变形对其支撑特性、润滑特性的影响规律。这为静压推力轴承实现高效、高精奠定了技术基础，为静压推力轴承的油腔设计提供重要参考依据，最终实现静压推力轴承的结构优化设计和润滑系统设计提供重要的参考，避免出现静压轴承润滑失效。计算机数值模拟过程符合实际工况，获取变形后间隙油膜的模型参数，使设计人员可快速地获取静压推力轴承承受热和力产生变形后对其间隙油膜厚度影响的结果，为静压轴承设计更合理的结构提供了更有价值的理论依据数值模拟结果具有更重要的实用价值。在实际应用中，使用该方法验证的大型机床并对其进行结构优化以及对润滑油流量的合理控制，以保证其正常、安全运转并避免发生干摩擦和边界润滑，在保证一定精度的前提下，可以使机床转速普遍提高了30％～60％。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明步骤C的具体流程图；

图3是具体实施方式一中最终获取的变形后间隙油膜模型图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种建立静压推力轴承热力耦合变形后润滑油膜模型的方法按以下步骤实现：

步骤A、依据试验机床的尺寸结构与给定初始油膜厚度值，使用三维建模软件建立工作台、底座、扇形油腔和初始油膜的模型，并将工作台、底座与油腔装配，导出zhuangpei.x_t和youmo.x_t文件(其中工作台和底座为1/12模型)；