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高压水泵曲轴静压轴承的设计及FLUENT分析

王磊

  随着科学技术的进步,高压水泵的应用场合也越来越多。为了提高高压水泵的工作性能,提出了在高压水泵曲轴连杆主轴颈上使用静压轴承的想法。因为静压轴承是完全液体润滑,具有精度高,使用寿命长,启动功率小,承载能力大等优点,静压轴承被越来越多地应用于各种精度要求比较高的机械中。 本文主要根据给定的工况条件,综合曲轴连杆主轴颈处静压轴承的特殊情况,设计了特殊结构的静压轴承,并且把供油管道布置到了曲轴内部,解决了静压轴承的油液供给问题。然后设计计算了静压轴承及双面薄膜节流器的的结构参数,并且选择了合适的K-β0值,使静压轴承的刚度满足了无穷大条件。在设计的过程中,由于油液压力和静压轴承的直径有直接的关系,为了二者的协调,采用了逆向设计思路,即优先选择油液压力,经过反复计算,选择油液压力为20MPa为最佳状态,这样设计出的静压轴承和曲轴均能满足力学性能要求。 然后在理论上对静压轴承进行了特性分析,分析了轴承的承载能力和油膜刚度,最后写出了静压轴承的微分方程组及传递函数以进行动态特性分析。接下来对CFD理论进行了介绍,写出了静压轴承数学模型的方程。 为了更好的预知轴承内部的压力分布及油液流动状态,使用FLUENT流体分析软件对所设计的静压轴承进行建模仿真。首先利用PRO/E建立静压轴承模型,然后导入FLUENT前处理器GAMBIT中进行网格划分并设置相应的边界条件,然后导出网格到FLUENT中,设置求解器、边界条件值等条件后,迭代计算,待收敛后即可得到静压轴承的内部压力分布及速度矢量图。 通过本文的设计思路和方法,为其他工况下的曲轴主轴颈上使用静压轴承提供了思路,具有一定的指导意义。利用仿真软件FLUENT,极大地降低了实验周期和成本,对工程实际应用具有一定参考价值。……   
[关键词]:曲轴连杆轴颈;静压轴承;结构设计;FLUENT;仿真研究
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东北大学2010年