高速球軸承噴油潤滑與環(huán)下潤滑的數(shù)值模擬

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1、分類號：密級：ＵＤＣ：編號：工學碩士學位論文高速球軸承噴油潤滑與環(huán)下潤滑的數(shù)值模擬碩士研究生：魯勇帥指導(dǎo)教師：朱衛(wèi)兵教授學科、專業(yè)：動力工程及工程熱物理論文主審人：王革教授哈爾濱工程大學２０１８年３月Ｊ分類號：密級：UDC：編號：工學碩士學位論文高速球軸承噴油潤滑與環(huán)下潤滑的數(shù)值模擬碩士研究生：魯勇帥指導(dǎo)教師：朱衛(wèi)兵教授學位級別：工學碩士學科、專業(yè)：動力工程及工程熱物理所在單位：航天與建筑工程學院論文提交日期：2018年01月論文答辯日期：2018年03月學位授予單位：哈爾濱工程大學

2、ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngNumericalsimulationofoil-jetlubricationandunder-racelubricationforhighspeedballbearingsCandidate:LUYongshuaiSupervisor:Prof.ZHUWeibingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Powerengineeringandenginee

3、ringthermalphysicsDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity高速球軸承噴油潤滑與環(huán)下潤滑的數(shù)值模擬摘要滾動軸承因其摩擦系數(shù)低、啟動力矩小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。作為重要的支撐傳動部件，其工作性能的好壞往往決定著整個機械系統(tǒng)的動力特性與可靠性?，F(xiàn)代先進燃氣渦輪發(fā)動機正朝著高推重比、低油耗、高可靠性和長壽命的方向發(fā)展，作為關(guān)鍵零部件的滾動軸承，對其性能的要求日益苛刻

4、，這同時也對軸承的潤滑系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。針對高速球軸承的潤滑問題，本文對不同工況下噴油潤滑和環(huán)下潤滑球軸承內(nèi)部油氣兩相流場和內(nèi)外環(huán)溫度場進行了數(shù)值模擬。分別建立了SKF7210角接觸球軸承在兩種不同潤滑方式下，軸承內(nèi)部流場的計算模型和包含主軸、軸承座和內(nèi)外環(huán)等固體域的耦合傳熱模型；引入Palmgren摩擦力矩計算公式得到不同工況下軸承的生熱量，并添加到壁面條件中；使用MRF方法模擬壁面之間的相對運動；湍流模型采用RNGk-ε模型；計算得到了轉(zhuǎn)速、供油量和軸向載荷對軸承內(nèi)部油氣兩相流場和內(nèi)外環(huán)溫度場的影響規(guī)律，并對計算結(jié)果進行了

5、對比分析，為高速球軸承潤滑系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供參考依據(jù)。計算結(jié)果表明：噴油潤滑軸承內(nèi)部油氣兩相呈不均勻分布，潤滑油多集中于外環(huán)附近，且沿軸承旋轉(zhuǎn)方向逐漸減少；油體積分數(shù)較大時內(nèi)外環(huán)溫度較低，由于熱傳導(dǎo)的作用，油體積分數(shù)最大處與外環(huán)溫度最低處并不重合；環(huán)下潤滑軸承內(nèi)部油氣分布較噴油潤滑更為均勻，環(huán)下孔處的油體積分數(shù)為軸承內(nèi)部周向油體積分數(shù)的極大值；當轉(zhuǎn)速和載荷相對較低時，可使用結(jié)構(gòu)較為簡單的噴油潤滑，必要時可以增加噴嘴數(shù)量，當轉(zhuǎn)速和載荷相對較高時，提高供油量對噴油潤滑軸承內(nèi)部含油量的改善較為有限，此時需使用環(huán)下潤滑，但應(yīng)保證供油量維

6、持在較高水平。關(guān)鍵詞：高速球軸承；噴油潤滑；環(huán)下潤滑；數(shù)值模擬I高速球軸承噴油潤滑與環(huán)下潤滑的數(shù)值模擬AbstractRollingbearingsarewidelyusedinallkindsofmechanicalequipmentbecauseoftheirlowfrictioncoefficientandsmallstartingtorque.Asanimportantsupportingtransmissioncomponent,itsworkingperformanceoftendeterminesthedynamic

7、characteristicsandreliabilityofthewholemechanicalsystem.Themodernadvancedgasturbineenginetowardshighthrustweightratio,lowfuelconsumption,highreliabilityandlonglife,asthekeypartsoftherollingbearing,Thedemandforitsperformanceisincreasinglyharsh,Atthesametime,italsoposes

8、ahigherchallengetothelubricationsystemofthebearing.Aimingatthelubricationproblemofhigh-speedballbearings,numericalsimulation