靜壓推力軸承高速重載效應及摩擦學失效研究

《靜壓推力軸承高速重載效應及摩擦學失效研究》是依託哈爾濱理工大學，由於曉東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：靜壓推力軸承高速重載效應及摩擦學失效研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：於曉東
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

靜壓推力軸承由於能夠實現運行高精度、低功耗、低功率驅動、良好吸振性能、工作壽命長和高穩定性的要求，已成為能源、交通、重型機械、航空航天、艦船製造和國防等國家重點行業領域大型數控裝備的核心部件。高速重載工況下油膜剪下發熱和支承油膜壓力增大，油膜急劇變薄，局部形成邊界潤滑或乾摩擦，進而經常出現摩擦學失效現象。提高重型數控裝備靜壓推力軸承的旋轉速度和承載能力，是目前亟待解決的瓶頸問題。針對靜壓推力軸承高速重載效應及摩擦學失效問題，系統研究潤滑性能與油墊結構參數之間關係及其影響規律。建立考慮熱變形和彈性變形的間隙油膜潤滑性能預測模型，研究潤滑性能預測的關鍵技術，從而實現潤滑性能的提前預報。系統研究並揭示高速和重載對潤滑性能的作用機制，研究揭示潤滑性能的關鍵影響因素和影響規律，獲得高速重載靜壓推力軸承的潤滑性能和摩擦學失效預測與控制的理論與方法，從而實現靜壓推力軸承高速重載穩定運行。

結題摘要

靜壓推力軸承由於能夠實現運行高精度、低功耗、低功率驅動、良好吸振性能、工作壽命長和高穩定性的要求，已成為能源、交通、重型機械、航空航天、艦船製造和國家重點行業領域大型數控裝備的核心部件。然而，伴隨著高速重載切削技術的出現，對數控裝備靜壓推力軸承旋轉速度和承載能力要求越來越高。高速重載工況下靜壓推力軸承間隙油膜剪下發熱和支承油膜壓力增大，油膜變薄且不均勻，局部形成邊界潤滑或乾摩擦，進而經常出現摩擦學失效現象。提高重型數控裝備靜壓推力軸承的旋轉速度和承載能力，是目前亟待解決的瓶頸問題。本項目採用計算機仿真，並結合理論解析和實驗研究方法，建立了靜壓支承間隙油膜的模型，系統研究了油腔形狀、油腔深度和封油邊尺寸等結構參數對靜壓推力軸承潤滑性能的影響，完成了油腔結構參數的最佳化。依據流固耦合理論，在最佳化後的模型基礎上，數值模擬了旋轉工作檯和底座的變形並確定其分布規律，得到了考慮變形的間隙油膜預測模型。研究了旋轉速度和載荷對推力軸承溫度場、壓力場和流體速度場的影響，揭示了旋轉速度和載荷對靜壓推力軸承潤滑性能及摩擦學失效的影響機理，從而進一步探明了高速重載靜壓推力軸承潤滑性能及摩擦學失效的關鍵影響因素，實現了高速重載靜壓推力軸承高精度穩定運行。該研究對發展高速重載靜壓推力軸承潤滑先進理論技術具有重要意義，該理論及方法可為我國高速重型數控裝備設計提供依據，對提高高速重型數控裝備製造水平具有重大指導意義。