油水两相润滑对轧机油膜轴承弹流润滑的影响研究

• 作 者: 王涛
• 机 构: 青岛理工大学
• 出 处: 青岛理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 油水两相 轧机油膜轴承 弹流润滑 表面波纹度 表面织构

轧机油膜轴承在工作过程中常常面临着高速重载、冲击振动等恶劣工况,造成轴承润滑系统的密封性能失效,这样极易导致外界的冷却水介入到润滑油中而形成油水两相流润滑。本文研究了油水两相润滑下轧机油膜轴承的弹流润滑问题,分别研究了等温弹流润滑问题、考虑热效应和考虑表面波纹度的热弹流问题、考虑时变效应的热弹流问题和考虑表面织构热弹流问题,依次研究了油膜进水及不同含水量对润滑性能的影响。首先,建立了油水两相流体润滑模型和轧机油膜轴承的弹流几何模型,研究了轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析了流体润滑膜的压力、膜厚随含水量、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系,对比了油包水型和水包油型两种油水混合液的润滑性能。其次,利用考虑热效应的Reynolds方程建立了油水两相弹流润滑模型,对比了三种常用衬套材料45#钢、巴氏合金和Al2O3陶瓷对轧机油膜轴承润滑性能的影响,结合轧机油膜轴承的特殊工况讨论了不同含水量、主轴转速和轧制力下的油水混合液的润滑特性。然后,考虑了表面波纹度这一因素,建立了含有表面波纹的接触区弹流模型,利用多重网格法及Fortran程序对轧机油膜轴承的润滑性能进行了数值计算,主要研究了不同波纹度幅值、波长和含水量对润滑性能的影响。而后,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立了油水两相流的弹流润滑模型,分析了轧机油膜轴承在润滑油介入水后对其润滑的瞬态影响,并讨论了不同初始条件下的瞬态润滑特性。最后,从表面缺陷的角度建立了含有表面织构的接触区弹流润滑模型,研究了表面织构对轴承润滑性能的影响,分析了流体润滑膜的压力、膜厚随不同形状的表面织构、矩形织构的不同深度、含水量、轧制力和主轴转速的变化关系。