轴承清洗喷嘴流场数值仿真及颗粒去除效果的研究

• 作 者: 刘萌萌
• 出 处: 山东科技大学
• 发表日期: 2021年05期
• 关键词: 深沟球轴承 清洗装置 喷嘴射流 颗粒运动特征 优化设计

随着我国工业技术的不断发展,对轴承的需求量日益增加。轴承的精度、运转灵活性作为考核轴承质量的重要指标。轴承内部如若中存留灰尘颗粒或者其他污染物,随着轴承周而复始的运行必然极易造成滚道磨损,同时也还会产生噪声、异响,严重影响轴承的使用性能。目前轴承自动化装配生产线的清洗设备多数需要不断更变工装,使用很不方便。为此本文研制一种清洗效果好,自动化程度高、无需更换工装的清洗设备,主要研究内容有:在分析国内外清洗技术及射流研究的基础上,针对6204深沟球轴承设计了一款集轴承清洗与注脂于一体的设备。采用模块化的设计理念将整个设备分为主功能模块和辅助模块,主功能模块包括:清洗机构、微动机构、注脂机构,用于实现对轴承的清洗与均匀注脂,辅助功能模块包括:输送机构与移位机构,主要负责对轴承的移送。针对清洗装置的特殊结构先利用Fluent软件对锥直形喷嘴进行流场的数值模拟,并以B样条曲线为基础分析设计了一款新型喷嘴,得到以下结论:对锥直形喷嘴来说,影响射流速度因素由大到小依次为直径、收缩角、出口长度,同时改变出口形状对喷嘴流场也影响甚大。对于B样条喷嘴来说,影响射流速度因素由大到小依次为出口面积、长径比、入口段长度。通过上面分析选出最适合清洗轴承的喷嘴结构以及靶距,设计了一款轴承清洗装置,对入口位置、喷嘴间距以及个数的不同分析了其流场变化,发现两个入口的清洗装置(无论入口在上侧还是下侧),其速度比非入口端的喷嘴以及入口只有一个的速度都大。入口在中间的其轴承压力分布相对均匀。从喷嘴距离的角度来说,当其距离34 mm时内外圈压力分布相对来说更均匀。改变喷嘴个数并不影响喷嘴出口速度大小,影响的是喷嘴入口速度,喷嘴个数越大,其入口速度越大,流量越大。喷嘴个数少易造成清洗不均,而喷嘴设置5个时又存在清洗盲区,最终选择4个喷嘴的清洗装置。最后针对轴承清洗颗粒的问题采用Fluent与EDEM软件联合的气—固耦合仿真,通过对轴承表面及沟道内部的清洗仿真得出如下结论:颗粒越小,落入轴承内部的颗粒越少,大部分颗粒都落在轴承的上表面,而落入轴承沟道的相对较少。颗粒的直径越小,清洗效率越高。