目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高速重載靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能研究意義及現(xiàn)狀 1
1.1.1 靜壓推力軸承潤(rùn)滑性研究方面 1
1.1.2 靜壓推力軸承溫度場(chǎng)研究方面 3
1.1.3 靜壓推力軸承速度場(chǎng)研究方面 6
1.1.4 靜壓推力軸承壓力場(chǎng)研究方面 7
1.1.5 靜壓推力軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究方面 9
1.2 靜壓支承原理及特點(diǎn) 11
1.2.1 概述 11
1.2.2 靜壓支承原理 12
1.2.3 液體靜壓支承的特點(diǎn) 14
1.3 潤(rùn)滑技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 15
1.3.1 潤(rùn)滑技術(shù)的最新發(fā)展 16
1.3.2 自潤(rùn)滑技術(shù) 18
1.3.3 潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展前景 21
1.4 靜壓推力軸承的研究進(jìn)展 21
1.5 本書的主要內(nèi)容 24
參考文獻(xiàn) 24
第2章 靜壓推力軸承潤(rùn)滑理論及分類 30
2.1 潤(rùn)滑油的物理性質(zhì) 30
2.1.1 密度 30
2.1.2 黏度 30
2.2 層流和紊流及其流態(tài)判定 32
2.2.1 層流 32
2.2.2 紊流 33
2.2.3 層流和紊流流態(tài)判定 34
2.3 牛頓定律 34
2.4 軸承結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) 36
2.5 徑向靜壓軸承 39
2.5.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 39
2.5.2 徑向靜壓軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用 41
2.6 靜壓推力軸承 41
2.6.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 41
2.6.2 靜壓推力軸承的特點(diǎn) 42
2.6.3 油腔的選擇 43
2.6.4 墊式和腔式靜壓推力軸承 44
2.7 液體靜壓導(dǎo)軌的分類 45
2.7.1 開(kāi)式液體靜壓導(dǎo)軌 45
2.7.2 閉式液體靜壓導(dǎo)軌 46
2.8 液體靜壓導(dǎo)軌的供油系統(tǒng) 47
2.8.1 開(kāi)式液體靜壓導(dǎo)軌的供油系統(tǒng) 47
2.8.2 閉式液體靜壓導(dǎo)軌的供油系統(tǒng) 48
2.8.3 液體靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)選取 49
參考文獻(xiàn) 50
第3章 高速重載靜壓推力軸承潤(rùn)滑理論 55
3.1 靜壓推力軸承工作原理 55
3.2 高速重載靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能 56
3.2.1 靜壓推力軸承潤(rùn)滑機(jī)理 56
3.2.2 平行平板間流量 57
3.2.3 相對(duì)運(yùn)動(dòng)平行平板間流量 59
3.2.4 圓臺(tái)形平面間隙流量 59
3.2.5 環(huán)形油腔平面油墊流量 61
3.3 扇形腔靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能控制方程 64
3.3.1 扇形腔模型 64
3.3.2 流量方程 64
3.3.3 膜厚方程 65
3.3.4 承載力方程 65
3.3.5 剛度方程 65
3.3.6 摩擦力方程 66
3.3.7 摩擦功率方程 66
3.3.8 溫升方程 66
3.4 圓形腔靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能控制方程 67
3.4.1 等面積當(dāng)量半徑概念 67
3.4.2 流量方程 67
3.4.3 膜厚方程 67
3.4.4 承載能力方程 68
3.4.5 剛度方程 68
3.4.6 摩擦力方程 68
3.4.7 摩擦功率方程 68
3.4.8 溫升方程 68
3.5 環(huán)形腔靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能控制方程 69
3.5.1 油腔的承載能力 69
3.5.2 油腔的流量 70
3.5.3 油墊的總功耗 70
3.5.4 油液的溫升 71
3.6 數(shù)控車床靜壓導(dǎo)軌設(shè)計(jì)實(shí)例 71
3.6.1 工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)的組成 71
3.6.2 靜壓導(dǎo)軌的有效承載面積、壓力及流量計(jì)算 71
3.6.3 靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)油管的內(nèi)徑計(jì)算 74
3.6.4 靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)中的壓力損失 76
3.6.5 靜壓導(dǎo)軌供油系統(tǒng)液壓元件及液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量計(jì)算 78
3.6.6 液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算和泵的選擇 78
3.6.7 油箱設(shè)計(jì) 79
3.6.8 冷卻器的選擇 80
3.6.9 過(guò)濾器的選擇 80
3.6.10 溢流閥的選擇 81
參考文獻(xiàn) 81
第4章 潤(rùn)滑性能數(shù)值計(jì)算方法 85
4.1 數(shù)值計(jì)算環(huán)境 85
4.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方程 88
4.2.1 質(zhì)量守恒方程 88
4.2.2 動(dòng)量守恒方程 88
4.2.3 能量守恒方程 90
4.3 湍流基本方程 90
4.4 控制方程離散 92
4.4.1 離散方法 92
4.4.2 離散格式 94
4.5 離散求解邊界條件 102
參考文獻(xiàn) 103
第5章 高速重載靜壓推力軸承結(jié)構(gòu)效應(yīng) 107
5.1 潤(rùn)滑性能數(shù)值模擬環(huán)境及前處理 107
5.1.1 數(shù)值模擬環(huán)境 107
5.1.2 間隙流體幾何模型及網(wǎng)格生成 108
5.1.3 邊界條件設(shè)定及求解結(jié)果分析 109
5.2 油腔形狀對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 110
5.2.1 油腔形狀對(duì)溫度場(chǎng)的影響 110
5.2.2 油腔形狀對(duì)壓力場(chǎng)的影響 113
5.2.3 油腔形狀對(duì)速度場(chǎng)的影響 114
5.3 封油邊尺寸對(duì)圓形腔靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能的影響 116
5.3.1 封油邊尺寸對(duì)溫度場(chǎng)的影響 116
5.3.2 封油邊尺寸對(duì)壓力場(chǎng)的影響 118
5.3.3 封油邊尺寸對(duì)速度場(chǎng)的影響 119
5.4 油腔深度對(duì)圓形腔靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能的影響 121
5.4.1 油腔深度對(duì)溫度場(chǎng)的影響 121
5.4.2 油腔深度對(duì)壓力場(chǎng)的影響 123
5.4.3 油腔深度對(duì)速度場(chǎng)的影響 124
參考文獻(xiàn) 125
第6章 高速重載靜壓支承摩擦副變形計(jì)算 131
6.1 對(duì)流換熱與對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 131
6.1.1 對(duì)流換熱過(guò)程的分類 131
6.1.2 影響對(duì)流換熱的因素 132
6.1.3 對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 133
6.2 靜壓支承溫度場(chǎng)數(shù)值模擬 137
6.2.1 導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo) 137
6.2.2 初始條件和邊界條件 138
6.3 工作臺(tái)和底座的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬 139
6.3.1 導(dǎo)入模型和網(wǎng)格劃分 139
6.3.2 設(shè)置初始條件和邊界條件 140
6.3.3 轉(zhuǎn)速對(duì)溫度場(chǎng)的影響 141
6.3.4 轉(zhuǎn)速對(duì)壓力場(chǎng)的影響 143
6.3.5 油膜溫升理論計(jì)算 144
6.3.6 工作臺(tái)和底座的溫度場(chǎng)分析結(jié)果 145
6.4 工作臺(tái)和底座的變形場(chǎng)數(shù)值模擬 150
6.4.1 熱彈性力學(xué)的平衡微分方程 150
6.4.2 彈性力學(xué)的平衡微分方程 151
6.4.3 靜壓支承變形場(chǎng)計(jì)算 152
6.5 潤(rùn)滑油膜預(yù)測(cè)模型 161
參考文獻(xiàn) 163
第7章 高速重載匹配關(guān)系及摩擦學(xué)失效 169
7.1 高速重載匹配關(guān)系 169
7.1.1 矩形支承的承載能力 169
7.1.2 矩形支承的流量 170
7.1.3 工作臺(tái)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的液體摩擦扭矩 172
7.1.4 載荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式 173
7.2 摩擦學(xué)失效機(jī)理 174
7.2.1 概述 174
7.2.2 油膜潤(rùn)滑的預(yù)測(cè)模型 175
7.3 摩擦學(xué)失效預(yù)防措施及方法 176
7.3.1 靜壓推力軸承油膜動(dòng)壓效應(yīng)形成原理 177
7.3.2 預(yù)防摩擦學(xué)失效的具體措施 177
參考文獻(xiàn) 179
第8章 動(dòng)靜壓潤(rùn)滑推力軸承工作原理及控制方程 183
8.1 動(dòng)靜壓潤(rùn)滑推力軸承研究現(xiàn)狀 183
8.2 動(dòng)壓推力軸承工作原理 186
8.3 靜壓推力軸承工作原理 187
8.4 動(dòng)靜壓潤(rùn)滑推力軸承結(jié)構(gòu) 188
8.5 動(dòng)靜壓油墊扇形油腔的承載能力及腔內(nèi)流量 189
8.5.1 扇形油腔的有效承載面積 189
8.5.2 扇形油腔的流量 190
8.5.3 雷諾方程 191
8.5.4 動(dòng)壓油楔的壓力計(jì)算方程 191
8.6 動(dòng)靜壓潤(rùn)滑性能數(shù)值模擬前處理 194
8.6.1 概述 194
8.6.2 油膜幾何模型的生成及油膜網(wǎng)格的劃分 194
8.6.3 邊界條件設(shè)定及求解結(jié)果 196
8.7 動(dòng)靜壓潤(rùn)滑性能油楔尺寸特性 198
8.7.1 油膜潤(rùn)滑性能的楔形長(zhǎng)度特性 198
8.7.2 油膜潤(rùn)滑性能的楔形高度特性 202
參考文獻(xiàn) 205
第9章 高速重載靜壓推力軸承潤(rùn)滑性能實(shí)驗(yàn) 211
9.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 211
9.2 立式車床工作臺(tái)裝配工藝設(shè)計(jì) 214
9.2.1 概述 214
9.2.2 立式車床工作臺(tái)裝配技術(shù)要求及主要工序 214
9.2.3 工作臺(tái)主要精度及檢查方法 215
9.3 工作臺(tái)裝配過(guò)程 215
9.3.1 工作臺(tái)裝備準(zhǔn)備 215
9.3.2 工作臺(tái)底座注膠 216
9.3.3 工作臺(tái)裝配 217
9.3.4 驅(qū)動(dòng)組件裝配 217
9.4 實(shí)驗(yàn)方法 218
9.4.1 實(shí)驗(yàn)步驟 218
9.4.2 檢驗(yàn)關(guān)鍵部件 218
9.4.3 精調(diào)工作臺(tái)底座 218
9.4.4 傳感器的安裝 219
9.5 溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析 220
9.6 間隙油膜厚度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 225
9.6.1 空載時(shí)的油膜厚度 225
9.6.2 載重時(shí)的油膜厚度 226
9.7 支承摩擦副變形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析 227
9.7.1 空載時(shí)的摩擦副變形 227
9.7.2 承重時(shí)的摩擦副變形 229
參考文獻(xiàn) 232