【摘 要】
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随着现代机械制造加工行业的飞速发展,从全球大型数控加工设备的指标来看,大型数控加工设备对其机床工作台的承载能力、稳定性能、加工效率和加工精度的要求越来越高。静压推力轴承作为大型数控加工设备的关键组成部分,它由旋转工作台、间隙油膜和底座三部分组成。对于提高液体静压推力轴承工作稳定性和承载性能,减少摩擦损耗,延长使用寿命等方面,研究静压推力轴承间隙油膜流场特性是至关重要的。基于流体力学和摩擦学原理推导
【基金项目】
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国家自然科学基金“极端工况油垫可倾式静压推力轴承润滑机理与动压效应研究”（编号:51375123）； 省自然基金“自适应油垫可倾式静压推力轴承摩擦学行为研究”（编号:E2016040）；
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随着现代机械制造加工行业的飞速发展,从全球大型数控加工设备的指标来看,大型数控加工设备对其机床工作台的承载能力、稳定性能、加工效率和加工精度的要求越来越高。静压推力轴承作为大型数控加工设备的关键组成部分,它由旋转工作台、间隙油膜和底座三部分组成。对于提高液体静压推力轴承工作稳定性和承载性能,减少摩擦损耗,延长使用寿命等方面,研究静压推力轴承间隙油膜流场特性是至关重要的。基于流体力学和摩擦学原理推导双矩形腔、圆形腔和跑道形腔的流量方程、承载力控制方程、温升方程、油膜厚度与负载和转速匹配关系方程,及间隙油膜流场特性的相关控制方程。借助MATLAB对五种型号的液压油进行粘温关系拟合,并推导粘温关系方程。利用Solid Works对双矩形腔、圆形腔和跑道形腔油膜模型进行三维几何建模,将模型导入ICEM-CFD中进行网格划分,利用FLUENT对边界条件进行设置,并进行变粘度间隙油膜流场特性求解。探讨腔深、转速、负载和液压油粘度对双矩形腔、圆形腔和跑道形腔间隙油膜流动特性的影响,进而结合流动特性分析间隙油膜温度特性和压力特性。为后续在工程实际中静压推力轴承腔形结构参数的选择、液压油粘度的选择和油腔结构的优化提供理论依据。利用新型Q1-224高速重载静动压推力轴承实验台进行双矩形腔间隙油膜温度特性和压力特性的实验,并将实验数据与仿真结果进行对比分析,验证间隙油膜温度特性和压力特性仿真结果的正确性,进而验证数值模拟方法的可行性与正确性。
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