新型軋機油膜軸承磁流體潤滑理論與實驗研究.pdf

1、油膜軸承作為軋機的支撐軸承已經(jīng)獲得了較成功的應用，其工作時利用巴氏合金內表面與軋輥的外表面所形成的油膜支撐外載。磁流體具有磁性和流動性兩種特性，并能夠通過改變磁場強度大小與方向來改變磁流體的粘度。本課題利用磁流體，智能控制潤滑油的粘度，適應不同的軋制力，改善油膜軸承潤滑環(huán)境，延長油膜軸承使用壽命，同時還能提高油膜軸承的密封能力。
　　本課題基于磁流體潤滑理論和油膜軸承潤滑理論，探討了磁流體潤滑油膜軸承動力潤滑理論。分析了磁流體動力

2、潤滑的磁流體力學方程組，給出了不同坐標系下的磁流體力學方程組。利用VB.NET開發(fā)了油膜軸承磁流體潤滑油膜分析系統(tǒng)，應用ANSYS分析了磁流體潤滑油膜軸承油膜的特性，為油膜軸承的進一步理論計算和仿真模擬開拓了一條新思路。下面將本課題研究的主要內容簡述如下:
　　首先，通過電磁學三大方程與流體力學三大方程，再加上本構方程推導出磁流體動力學潤滑方程組，給出了積分形式和微分形式的磁流體力學方程組，同時導出了不同坐標系下的磁流體力學方程組

3、。磁流體方程組將流場與磁場聯(lián)系起來，流場通過速度場對磁場產(chǎn)生影響，而磁場通過磁感應強度與流場發(fā)生關系。此外，給出了磁流體力學方程組的邊界條件與初始條件，并對方程組進行了無量綱化，以便于方程組的求解。
　　其次，本文將VB.NET、ANSYS Mechanical、ANSYS CFX完美結合，通過APDL語言和CEL語言編寫內部分析程序，實現(xiàn)了磁流體潤滑油膜軸承油膜的數(shù)值模擬，開發(fā)了磁流體潤滑油膜軸承油膜分析系統(tǒng)。利用該分析系統(tǒng)可以

4、大大減少油膜軸承數(shù)值模擬的分析時間，節(jié)省了人力資源，減少了設計成本，為油膜軸承的設計提供了科學的設計方法與設計參數(shù)。采用基于有限元法的有限體積法對油膜軸承磁流體潤滑油膜進行了數(shù)值計算，對不同潤滑環(huán)境、不同工況，分別求解出了油膜溫度場分布、油膜壓力場分布以及其它油膜特性。
　　最后，根據(jù)油膜數(shù)值計算結果，利用油膜軸承試驗臺和粘度儀，對磁流體潤滑油膜軸承進行了實驗測試，實驗結果基本與數(shù)值計算結果匹配。證實了磁流體潤滑油膜軸承確實可以增