CN103235857A - 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法 - Google Patents

中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103235857A
CN103235857A CN2013101530918A CN201310153091A CN103235857A CN 103235857 A CN103235857 A CN 103235857A CN 2013101530918 A CN2013101530918 A CN 2013101530918A CN 201310153091 A CN201310153091 A CN 201310153091A CN 103235857 A CN103235857 A CN 103235857A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow shaft
bearing
shaft type
hydrostatic bearing
type hydrostatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101530918A
Other languages
English (en)
Inventor
于向军
王继新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Kunming University
Original Assignee
Kunming University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University filed Critical Kunming University
Priority to CN2013101530918A priority Critical patent/CN103235857A/zh
Publication of CN103235857A publication Critical patent/CN103235857A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种中空轴式静压轴承多场耦合仿真方法，该方法通过建立中空轴式静压轴承二维/三维装配模型、建立中空轴式静压轴承三维装配有限元模型、建立流-固-热多场耦合仿真模型、动态载荷谱、流-固-热多场耦合分析和多场耦合仿真研究结果的步骤来实现，本发明与现有类比设计方法相比，不仅能够降低中空轴式静压轴承的运行成本，而且能提高中空轴式静压轴承的可靠性。

Description

中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法
技术领域
本发明涉及一种仿真方法，特别涉及一种中空轴式静压轴承多场耦合仿真方法。
背景技术
在重载、低速恶劣环境下工作的球磨机规格不断增大，对作为其关键部件的静压轴承的承载能力、可靠性、使用寿命、维护及能耗提出了更高的要求，采用经验类比法设计的大型球磨机静压轴承，运行可靠性较低，故障时有发生，运行能耗和使用维护成本较高，通过科学有效的静压轴承多场耦合仿真分析，以科学的确定轴承结构的主要尺寸参数及其刚度对静压轴承承载能力的影响。
发明内容
本发明的目的提供一种中空轴式静压轴承多场耦合仿真方法，与现有类比设计方法相比，不仅能够降低中空轴式静压轴承的运行成本，而且能提高中空轴式静压轴承的可靠性。
本发明之方法包括以下步骤：
（一）、建立中空轴式静压轴承二维/三维装配模型：包括中空轴轴颈、轴瓦、调心轴承衬体和鞍形座，首先建立计算精度高、效率高的二维多场耦合分析模型，开展多场耦合分析，根据油膜多场耦合的基本规律，建立三维的多场耦合分析模型；
（二）、建立中空轴式静压轴承三维装配有限元模型：将中空轴与轴瓦、调心轴承衬体与鞍形座的接触非线性作为边界条件，模拟轴承对回转体的约束作用，对于非承受载荷的中空轴内部螺旋导槽、筒体内部的波纹形衬板和左右端盖内的衬板用等效材料密度模拟，选取高精度单元，并进行合理剖分，端盖与筒体、端盖与大齿轮间用共用节点法模拟。
（三）、建立流-固-热多场耦合仿真模型：包括中空轴式静压轴承三维装配有限元模型、流体动力学模型和摩擦生热模型；建立在温度场、流体场和结构场耦合条件下大型球磨机中空轴式静压轴承的多场耦合作用关系模型。
（四）、动态载荷谱：采用非线性动力学计算和离散元仿真的方法，以电机-传动系统-球磨机作为一个整体进行研究，建立包含有矿石与矿浆的离散元模型，计算球磨机的起动/制动工况和正常运行工况的动态载荷，综合对比非线性动力学计算和离散元仿真结果，获得球磨机全工作过程的动态载荷谱，为中空轴式静压轴承的流-固-热耦合分析提供边界条件。
（五）、流-固-热多场耦合分析：分析静压轴承的承载能力，以此从系统的角度研究轴承的流场、热场以及结构场之间的强耦合现象；研究轴瓦-油膜-中空轴三者间的相互作用关系，探索中空轴变形以及小包角开式轴瓦变形对油膜完整性的影响；分析温度和压力的变化规律，并且采用模糊多准则理论和灵敏度分析的方法，找出在多场耦合条件下对中空轴式静压轴承性能产生重要影响的因素。
（六）、多场耦合仿真研究结果：提出轴瓦包角、油腔包角、油腔宽度、油腔偏位角、配合间隙、筒体和端盖的刚度、中空轴的刚度和润滑油粘度对油膜承载能力的影响规律；提出静压轴承液压系统参数的确定方法。
本发明的有益效果：能够科学确定静压轴承的液压系统参数，降低静压轴承的运行能耗，为静压轴承的动态设计提供科学依据。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
对照图1所示，本发明之方法包括以下步骤：
（一）、建立中空轴式静压轴承二维/三维装配模型：包括中空轴轴颈、轴瓦、调心轴承衬体和鞍形座，首先建立计算精度高、效率高的二维多场耦合分析模型，开展多场耦合分析，根据油膜多场耦合的基本规律，建立三维的多场耦合分析模型；
（二）、建立中空轴式静压轴承三维装配有限元模型：将中空轴与轴瓦、调心轴承衬体与鞍形座的接触非线性作为边界条件，模拟轴承对回转体的约束作用，对于非承受载荷的中空轴内部螺旋导槽、筒体内部的波纹形衬板和左右端盖内的衬板用等效材料密度模拟，选取高精度单元，并进行合理剖分，端盖与筒体、端盖与大齿轮间用共用节点法模拟。
（三）、建立流-固-热多场耦合仿真模型：包括中空轴式静压轴承三维装配有限元模型、流体动力学模型和摩擦生热模型；建立在温度场、流体场和结构场耦合条件下大型球磨机中空轴式静压轴承的多场耦合作用关系模型。
（四）、动态载荷谱：采用非线性动力学计算和离散元仿真的方法，以电机-传动系统-球磨机作为一个整体进行研究，建立包含有矿石与矿浆的离散元模型，计算球磨机的起动/制动工况和正常运行工况的动态载荷，综合对比非线性动力学计算和离散元仿真结果，获得球磨机全工作过程的动态载荷谱，为中空轴式静压轴承的流-固-热耦合分析提供边界条件。
（五）、流-固-热多场耦合分析：分析静压轴承的承载能力，以此从系统的角度研究轴承的流场、热场以及结构场之间的强耦合现象；研究轴瓦-油膜-中空轴三者间的相互作用关系，探索中空轴变形以及小包角开式轴瓦变形对油膜完整性的影响；分析温度和压力的变化规律，并且采用模糊多准则理论和灵敏度分析的方法，找出在多场耦合条件下对中空轴式静压轴承性能产生重要影响的因素。
（六）、多场耦合仿真研究结果：提出轴瓦包角、油腔包角、油腔宽度、油腔偏位角、配合间隙、筒体和端盖的刚度、中空轴的刚度和润滑油粘度对油膜承载能力的影响规律；提出静压轴承液压系统参数的确定方法。

Claims (1)

1.一种中空轴式静压轴承多场耦合仿真方法，该方法包括以下步骤：
（一）、建立中空轴式静压轴承二维/三维装配模型：包括中空轴轴颈、轴
瓦、调心轴承衬体和鞍形座，首先建立计算精度高、效率高的二维多场耦合分析模型，开展多场耦合分析，根据油膜多场耦合的基本规律，建立三维的多场耦合分析模型；
（二）、建立中空轴式静压轴承三维装配有限元模型：将中空轴与轴瓦、调心轴承衬体与鞍形座的接触非线性作为边界条件，模拟轴承对回转体的约束作用，对于非承受载荷的中空轴内部螺旋导槽、筒体内部的波纹形衬板和左右端盖内的衬板用等效材料密度模拟，选取高精度单元，并进行合理剖分，端盖与筒体、端盖与大齿轮间用共用节点法模拟；
（三）、建立流-固-热多场耦合仿真模型：包括中空轴式静压轴承三维装配有限元模型、流体动力学模型和摩擦生热模型；建立在温度场、流体场和结构场耦合条件下大型球磨机中空轴式静压轴承的多场耦合作用关系模型；
（四）、动态载荷谱：采用非线性动力学计算和离散元仿真的方法，以电机-传动系统-球磨机作为一个整体进行研究，建立包含有矿石与矿浆的离散元模型，计算球磨机的起动/制动工况和正常运行工况的动态载荷，综合对比非线性动力学计算和离散元仿真结果，获得球磨机全工作过程的动态载荷谱，为中空轴式静压轴承的流-固-热耦合分析提供边界条件；
（五）、流-固-热多场耦合分析：分析静压轴承的承载能力，以此从系统的角度研究轴承的流场、热场以及结构场之间的强耦合现象；研究轴瓦-油膜-中空轴三者间的相互作用关系，探索中空轴变形以及小包角开式轴瓦变形对油膜完整性的影响；分析温度和压力的变化规律，并且采用模糊多准则理论和灵敏度分析的方法，找出在多场耦合条件下对中空轴式静压轴承性能产生重要影响的因素；
（六）、多场耦合仿真研究结果：提出轴瓦包角、油腔包角、油腔宽度、油腔偏位角、配合间隙、筒体和端盖的刚度、中空轴的刚度和润滑油粘度对油膜承载能力的影响规律；提出静压轴承液压系统参数的确定方法。
CN2013101530918A 2013-04-28 2013-04-28 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法 Pending CN103235857A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101530918A CN103235857A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101530918A CN103235857A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103235857A true CN103235857A (zh) 2013-08-07

Family

ID=48883897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101530918A Pending CN103235857A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103235857A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104423274A (zh) * 2013-09-11 2015-03-18 杭州易泰达科技有限公司 一种变频电机的强耦合联合仿真方法
CN105279326A (zh) * 2015-10-13 2016-01-27 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 基于带有轴承压板的含油轴承的仿真方法
CN105760610A (zh) * 2015-12-17 2016-07-13 南京航空航天大学 基于主成份分析的发动机多参数使用相关载荷谱仿真方法
CN108416127A (zh) * 2018-02-14 2018-08-17 武汉大学 潜艇高压吹除管路系统多物理场耦合仿真方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301149A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Kyushu Univ 非線形の有限要素法による構造解析方法、及びプログラム、記録媒体、シミュレーション装置
CN102880765A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 哈尔滨工业大学 用于气体静压主轴动力学预测的仿真方法
CN102902859A (zh) * 2012-10-09 2013-01-30 西安交通大学 基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301149A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Kyushu Univ 非線形の有限要素法による構造解析方法、及びプログラム、記録媒体、シミュレーション装置
CN102902859A (zh) * 2012-10-09 2013-01-30 西安交通大学 基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法
CN102880765A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 哈尔滨工业大学 用于气体静压主轴动力学预测的仿真方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104423274A (zh) * 2013-09-11 2015-03-18 杭州易泰达科技有限公司 一种变频电机的强耦合联合仿真方法
CN105279326A (zh) * 2015-10-13 2016-01-27 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 基于带有轴承压板的含油轴承的仿真方法
CN105279326B (zh) * 2015-10-13 2018-09-11 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 基于带有轴承压板的含油轴承的仿真方法
CN105760610A (zh) * 2015-12-17 2016-07-13 南京航空航天大学 基于主成份分析的发动机多参数使用相关载荷谱仿真方法
CN108416127A (zh) * 2018-02-14 2018-08-17 武汉大学 潜艇高压吹除管路系统多物理场耦合仿真方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103235857A (zh) 中空轴式静压轴承多场耦合仿真分析方法
Manring Mapping the efficiency for a hydrostatic transmission
CN102902859B (zh) 基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法
Chen et al. Spring parameters design for the new hydraulic actuated quadruped robot
CN101625711B (zh) 一种优化活塞裙部型线的方法
Halicioglu et al. Structural design and analysis of a servo crank press
CN104200019B (zh) 一种重型数控落地铣镗床热特性数值仿真方法
CN103186698A (zh) 一种重型机床静压转台动、静态性能仿真优化方法
He et al. Design and analysis of a swashplate control system for an asymmetric axial piston pump
CN103761350A (zh) 一种高速铁路轴承动力学分析方法
ZongXia et al. Multi-parameter load sensing pump model simulation and flow rate characteristics research
CN202688958U (zh) 一种平面闸门的定轮支承装置
Wang et al. Dynamic simulation and analysis of the elevating mechanism of a forklift based on a power bond graph
CN103955581B (zh) 车辆湿式离合器用旋转密封优化设计方法
CN105095536B (zh) 一种考虑表面形貌的静压油垫流场特性数值仿真方法
CN103235856B (zh) 一种中空轴式静压轴承动态设计方法
Li et al. Bond graph modeling and validation of an energy regenerative system for emulsion pump tests
Ma et al. Oil film characteristics and flow field analysis of asymmetrical hydrostatic support structure with full hydraulic fixed-length shear servo cylinder
He et al. Air suction characteristics of a water hydraulic piston pump with check valves
Yang et al. Analysis and Optimization of an Internal Feedback Hydrostatic Turntable Oil Pad Power Consumption Based on Finite Difference Method
CN103258089B (zh) 缩比球磨机试验研究方法
Hongwei et al. Analysis of the influences of piston crankshaft offset on piston secondary movements
CN207315964U (zh) 一种减振器流通阀
CN202091286U (zh) 内循环平衡压力油缸
CN206111704U (zh) 一种推力轴承试验台液压加载装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20161214

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned