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基于FUn的动压径向轴承油膜力场模拟研究

时间:2017-7-13 11:35:00   来源:中国轴承网   添加人:admin

  润滑与密封bookmark0基于FUn的动压径向轴承油膜力场模拟研究涂林12李多民1段滋华2(1.广东石油化工学院机电工程学院广东茂名52500Q2.太原理工大学化学化工学院山西太原030024)力场进行模拟研究在相同的进油压力下,轴承在不同转速下油膜力场的三维分布。结果表明:油膜力场分布模拟结果与理论研究及。转轴的中跨有转子,轴颈连带轴套入轴瓦中,轴瓦顶部有进油口,由针阀式油杯压力供油。轴承尺寸:径向轴承轴颈直径D=25mm转轴的直径D=9.5mm为360°流体润滑轴承轴承的间隙比为9.6X10-3;偏心率为5%轴颈宽度I20mm进油口在轴瓦中心面正上方,直径d=2.轴瓦中心线,D为偏移中心线,建立三维模型。

  1.2网格划分利用Gmbi对三维模型划分网格时,由于径向滑动轴承模型的油膜厚度较薄,最小油膜厚度为0.12mm而且是主要的承压区。因此,网格的划分对计算收敛速度和结果准确性的影响很大,本次模型建立采用了分区域结构化与非结构化网格相结合的方式。把整个油膜分为5个区域,分别对5个区域的周向、径向、轴向位置设置不同数量的节点,再依次进行面、区域网格的划分。各个区域按照油膜位置情况密度不一,进油口区域与油膜连接处采用了先边界层后按棱形与楔形结合的网格方式。各区域网格划分完毕后能保证能量传递。考虑计算机运行计算能力把网格总数量控制在10万~20万之间。三维模型划分网格后设定边界条件。网格结构如所示。

  2控制方程处于稳态工况下的动压径向轴承,其油膜在轴承间隙中的流动属于三维定常不可压缩,油膜边界固定不变,轴瓦固定,轴颈旋转,且不存在挤压效应;流体属于强制湍流。在利用FUn颊拟油膜力场分布时,所用到的计算流体力学控制方程有湍流控制方程、质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

  2.1湍流控制方程滑动轴承是带有强烈旋转并紧贴弯曲壁面的流体模型,标准k一e模型对此已不适用。RNGk―e模型修正了湍动黏度,考虑了平均流动中的旋转流动情况,在e中增加了一项,反应了主流的时均应变率E因此能够更好地处理高应变率及流线弯曲较大的流动。避免了标准k-e模型在用于强旋流、弯曲壁面流动或者弯曲流线流动时产生的失真。作者把模拟结果仅就压力曲线变化趋势与弗洛贝格理论与。

  3可见,压力曲线变化趋势基本一致,以最小油膜厚度(图中0°处)为分界点,在楔形区出现最大正压,发散区出现最大负压,负压值略低于大气压,证明数值模拟与理论及实验结合研究油膜轴承压力特性的可行性。由于边界条件、进油压力等的差异,压力值的大小有一定差异。

  压力分布曲线理论,实验与模拟结果的比较Fig7Comparisonofheresultsofhieoiy 4结论(1)采用CFD方法对油膜轴承压力分布进行模拟,结果与前人理论与实验研究结果一致,即动压滑动油膜轴承在稳态工况下,在油膜厚度最小处被分隔成楔形收敛区和发散区,顺着旋转方向,在收敛区,压力逐渐增大达到正压峰值后减小,通过最小油膜厚度处后进入发散区,此时由于油膜速度迅速增大,很快形成了一个真空区域,达到负压峰值,之后逐渐恢复到正压,趋于平稳。轴瓦最易破坏处在最大正压和最大负压区域即油膜厚度最小处两侧。

  (2)随着转速的增加最大正压和最大负压都呈现线性同步增长和减小,线性系数相近,且最大正负压位置与转速无关,位置基本不变。)CFD方法可以很好地模拟计算出稳态油膜压力场分布,对滑动轴承特性的研究有一定价值。本文作者只是以简化的短圆柱油膜轴承为原型模拟,还有待与实验相结合进行进一步的研究。