液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)油膜工作性能分析.pdf

1、重載、大型、高速、精密、自動(dòng)化、多功能的加工機(jī)床具有尺寸大、重量大、精度高等特點(diǎn),是未來(lái)機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),其對(duì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境、控制等都提出了更高的要求。應(yīng)用流體潤(rùn)滑技術(shù)的靜壓機(jī)床中,油膜的工作性能的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)機(jī)床運(yùn)行的可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
　　 本文以液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)油膜的工作性能進(jìn)行了分析。建立了模擬液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部三維流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型及邊界條件,利用CFD原理,選用層流模型,數(shù)值研究了粘度和溫一粘、壓一粘關(guān)

2、系對(duì)粘度的改變、圓形油腔幾何特征對(duì)油膜工作性能的影響,并對(duì)比分析了牛頓流體和非牛頓流體工作性能的不同。具體內(nèi)容為:
　　 (1)分析計(jì)算了潤(rùn)滑油粘度對(duì)液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)承載力及剛度的影響。在工作環(huán)境、油腔的幾何尺寸等不變的條件下,隨著潤(rùn)滑油粘度的增加,液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)承載能力及剛度都逐漸增大;隨著潤(rùn)滑油粘度的增加,油腔內(nèi)的溫升也相應(yīng)增加。
　　 (2)引入溫一粘特性,分析了溫度對(duì)液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)承載力及剛度的影響。溫—粘特

3、性在很大程度上影響油腔內(nèi)的承載能力、剛度和溫升,在數(shù)值計(jì)算及工程設(shè)計(jì)中,不能忽略環(huán)境溫度及液壓機(jī)床自身摩擦生熱對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響。
　　 (3)引入壓—粘特性,分析了壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度、液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的承載力及剛度的影響。壓—粘特性會(huì)增大潤(rùn)滑油的粘度,進(jìn)而提高油膜的承載能力和剛度,尤其在重載、高壓的條件下,不能忽略壓力對(duì)潤(rùn)滑油特性的影響。
　　 (4)分析了圓形油腔幾何特征對(duì)液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)工作性能的影響。減小油膜厚度和

4、油腔深度、增加封油邊寬度或擴(kuò)大油腔內(nèi)徑等途徑可以增大油腔承載能力;油腔深度較小的條件下,對(duì)上部工作轉(zhuǎn)臺(tái)的沖擊作用會(huì)影響加工的穩(wěn)定性。應(yīng)該綜合考慮承載能力、剛度以及工作臺(tái)的穩(wěn)定性進(jìn)行圓形油腔幾何尺寸的選擇。
　　 (5)對(duì)比計(jì)算了不同轉(zhuǎn)速條件下,牛頓流體和非牛頓流體的潤(rùn)滑性能;分析計(jì)算了高剪切率條件下,牛頓流體與非牛頓流體工作性能的不同。與牛頓流體相比較,具有“剪切稀釋”特性的非牛頓流體降低油腔的承載能力且穩(wěn)定性較差,具有“剪切稠

5、化”特性的非牛頓流體則與之相反;高速條件下,粘度大的潤(rùn)滑油或具有剪切稠化性質(zhì)的潤(rùn)滑油具有更好工作性能的結(jié)論。
　　 研究結(jié)果表明,在液體靜壓支承系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)中,溫—粘效應(yīng)和壓—粘效應(yīng)的影響十分顯著,不能忽略。可以通過(guò)改變油腔的幾何特征增大油腔的承載能力及油膜剛度,以免除潤(rùn)滑油選擇的局限性。同時(shí),在潤(rùn)滑油的選擇中,應(yīng)確定潤(rùn)滑油的流變特性,保證油膜的工作性能。本文的研究結(jié)果對(duì)液體靜壓支承系統(tǒng)的油腔幾何特征的設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑油的選擇有重