CN109002569A - 一种建立静压油膜运动层边界条件的方法 - Google Patents

Abstract

静压轴承间隙油膜的膜厚在轴承运行过程中会随着工作转速的不同而发生变化，传统上采取定油膜厚度的研究方法不能够满足实际工况对数值计算结果正确性的要求。本发明通过分析静压轴承工作台运行过程中静压油膜厚度的变化情况，结合润滑介质的粘温方程，建立出静压油膜运动层边界条件，目的是为了缩减理论计算周期，提高静压油膜润滑特性计算的精度。步骤A、定义初始静止时油膜厚度值及运行中油膜厚度变化规律。步骤B、推导静压润滑油粘温表达式。步骤C、定义静压油膜运动区域边界条件。步骤D、编写静压油膜模型运动层程序及变粘度程序。本发明应用于一种建立静压油膜运动层边界条件的方法。

Description

一种建立静压油膜运动层边界条件的方法

技术领域

本发明涉及了一种建立静压油膜运动层边界条件的方法。

背景技术

静压轴承间隙油膜的膜厚在轴承运行过程中会随着工作转速的不同而发生变化，传统上采取定油膜厚度的研究方法不能够满足实际工况对数值计算结果正确性的要求，若由人工一次次地建立不同油膜厚度的模型并加以仿真模拟，仿真工作量将会变得非常巨大，也会影响课题研究进度和研究周期，对研究人员的技术要求也比较高。基于此，本研究通过分析静压轴承工作台运行过程中静压油膜厚度的变化情况，结合润滑介质的粘温方程，建立出静压油膜运动层边界条件，目的是为了缩减理论计算周期，提高静压油膜润滑特性计算的精度。

发明内容

一种建立静压油膜运动层边界条件的方法

一种建立静压油膜运动层边界条件的方法按以下步骤实现：

步骤A、定义初始静止时油膜厚度值及运行中油膜厚度变化规律：

依据静压油膜载荷条件及结构尺寸确定初始设计油膜厚度值，设定与工作台相接触的边界层油膜为运动边界并以一定的速度向下运动，根据油膜厚度间隙和工况要求给出运动时间，进而得到油膜厚度变化规律。

步骤B、推导静压润滑油粘温表达式：

考虑到静压润滑油膜随着温度变化而变薄，温度对润滑油粘度有影响，在设定流体粘度属性时，采用变粘度即推导出粘度随温度变化的表达式如下：

式中为动力粘度，单位：10^-2Pa·s；为润滑油平均温度，单位：K。

步骤C、定义静压油膜运动区域边界条件：

在进行静压油膜动态计算时，需要定义运动区域边界条件。针对静压油膜区域，定义与旋转工作台接触的边界层网格向下运动即形状不变，只是质心向下移动，与边界层相连接的四周边界网格会发生挤压变形，将四周边界定义为变形区域。

步骤D、编写静压油膜模型运动层程序及变粘度程序。

发明效果：

本发明主要是提出一种建立静压油膜运动层边界条件的方法，通过分析静压轴承工作台运行过程中静压油膜的动态变化情况，结合润滑介质的粘温方程，建立出静压油膜运动层边界条件，编写出静压油膜运动层程序及变粘度程序用于后期的求解计算。本发明的研究方法代替了静压油膜动态计算前处理的整个过程，应用此研究方法进行静压油膜求解计算，计算效率可提高近30%，且此方法可以推广到不同结构尺寸静压油膜研究中，大大地缩减了理论计算周期，并提高了静压油膜性能计算精度。

附图说明

图1是静压油膜三维模型图。

具体实施方式

重型静压轴承热油携带判定方法按以下步骤实现：

步骤A、定义初始静止时油膜厚度值及运行中油膜厚度变化规律：

依据静压油膜载荷条件及结构尺寸确定初始设计油膜厚度值，设定与工作台相接触的边界层油膜运动并以一定的速度向下运动，根据油膜厚度间隙和工况要求给出运动时间，进而得到油膜厚度变化规律。

步骤B、推导静压润滑油粘温表达式：

考虑到静压润滑油膜随着温度变化而变薄，温度对润滑油粘度有影响，在设定流体粘度属性时，采用变粘度即推导出粘度随温度变化的表达式如下：

式中为动力黏度，单位：10^-2Pa·s，为润滑油平均温度，单位：K。

步骤C、定义静压油膜运动区域边界条件：

在进行静压油膜动态计算时，需要定义运动区域边界条件。针对静压油膜区域，定义与旋转工作台接触的边界层网格向下运动即形状不变，只是质心向下移动，与边界层相连接的四周边界网格会发生挤压变形，将四周边界定义为变形区域。

步骤D、编写静压油膜运动层程序及变粘度程序用于后期的求解计算：

采用VS2012编译的用于控制边界层网格运动的程序如下：

DEFINE_CG_MOTION

{

if(time<=16.0)

vel[2]=-0.000004;

else

vel[2]=0;

}

采用VS2012编译的用于反映静压油膜变粘度边界条件程序如下：

DEFINE_PROPERTY

{

real mu_lam;//液压油粘度值

real a_x=1.877563e-12;//粘温系数

real b_x=11849.26282;

real c_x=192.8886355;

real temp=C_T(c,t); //提取流场温度

if (temp>330)

mu_lam=0.01;

else if (temp>293)

mu_lam=a_x*exp(b_x/(temp+c_x));//计算流体粘度值

else

mu_lam=0.075;

return mu_lam;

}

本实施方式效果：

本发明主要是提出一种建立静压油膜运动层边界条件的方法，通过分析静压轴承工作台运行过程中静压油膜的动态变化情况，结合润滑介质的粘温方程，建立出静压油膜运动层边界条件，编写出静压油膜运动层程序及变粘度程序用于后期的求解计算。本发明的研究方法代替了静压油膜动态计算前处理建模及边界设置的整个过程，应用此研究方法进行静压油膜求解计算，计算效率可提高近30%，且此方法可以推广到不同结构尺寸静压油膜研究中，大大地缩减了理论计算周期，并提高了静压油膜性能计算精度。

Claims (2)

1.一种建立静压油膜运动层边界条件的方法，其特征在于通过分析静压轴承工作台运行过程中静压油膜厚度的变化情况，结合润滑介质的粘温方程，建立静压油膜运动层边界条件，目的是为了缩减求解计算周期，提高静压油膜润滑特性计算精度；

一种建立静压油膜运动层边界条件的方法按以下步骤实现：

步骤A、定义初始静止时油膜厚度值及运行中油膜厚度变化规律：

依据静压油膜载荷条件及结构尺寸确定初始设计油膜厚度值，设定与工作台相接触的边界层油膜为运动边界并以一定的速度向下运动，根据油膜厚度间隙和工况要求给出运动时间，进而得到油膜厚度变化规律；

步骤B、推导静压润滑油粘温表达式：

考虑到静压润滑油膜随着温度变化而变薄，温度对润滑油粘度有影响，在设定流体粘度属性时，采用变粘度即推导出粘度随温度变化的表达式如下：

式中为动力粘度，单位为10^-2Pa·s；为润滑油平均温度，单位为K；

步骤C、定义静压油膜运动区域边界条件：

在进行静压油膜动态计算时，需要定义运动区域边界条件，针对静压油膜区域，定义与旋转工作台接触的边界层网格向下运动即形状不变，只是质心向下移动，与边界层相连接的四周边界网格会发生挤压变形，将四周边界定义为变形区域；

步骤D、编写静压油膜模型运动层程序及变粘度程序。

2.根据权利要求1所述的一种建立静压油膜运动层边界条件的方法，其特征在于将编写出的程序直接用于静压油膜性能求解计算，代替了静压油膜动态计算前处理建模及动态边界设置等过程。