搜索高速軸承潤(rùn)滑密封CFD分析技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)
2017-03-31 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
1.背景描述
為了使軸承保持良好的潤(rùn)滑條件和正常的工作環(huán)境,充分發(fā)揮軸承的工作性能,延長(zhǎng)使用壽命,對(duì)滾動(dòng)軸承必須具有適宜的密封,以防止?jié)櫥瑒┑男孤┖突覊m、水氣或其他污物的侵入。
滾動(dòng)軸承的密封方法可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類(lèi)。非接觸式密封是在軸承蓋與軸承之間留一條狹窄隙縫,其間隙半徑通常是0.1mm~0.5mm?？稍谳S承蓋上開(kāi)環(huán)形槽,或采用曲路密封,以改善密封效果。
圖1縫隙密封
2.技術(shù)難點(diǎn)
滾動(dòng)軸承是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)元件,是傳遞運(yùn)動(dòng)和承受載荷的重要支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部件。滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)決定著系統(tǒng)組件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,常用的潤(rùn)滑方式主要有油潤(rùn)滑、脂潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑三大類(lèi)。當(dāng)滾動(dòng)軸承在高溫、高速條件下工作時(shí),須采用油潤(rùn)滑。
密封的功能是防止油泄漏,防止設(shè)備在使用中大量發(fā)生的工作介質(zhì)“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。針對(duì)軸承密封仿真,主要技術(shù)難點(diǎn)如下:
(1) 軸承潤(rùn)滑含有油、氣兩相,仿真需采用多相流模型;
(2) 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜,密封處間隙較小,網(wǎng)格劃分難度大。
(3) 軸承工作轉(zhuǎn)速高,動(dòng)靜邊界粘滯速度差距大,仿真收斂困難。
3.案例介紹
滾動(dòng)軸承模型如下圖2所示,模型共有3個(gè)注油口,3個(gè)出口,在出口1、2環(huán)道和出口3環(huán)道之間有0.5mm縫隙。潤(rùn)滑油通過(guò)注油口流入,供給滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑,經(jīng)出口1、2流出,出口3為空氣出口,本文通過(guò)仿真查看潤(rùn)滑油會(huì)否通過(guò)縫隙經(jīng)出口3流出。
圖3 滾動(dòng)軸承流體域模型
本文采用PumpLinx軟件對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行密封分析,網(wǎng)格劃分如下圖所示。注油口體積流量為11.1L/min,出口壓力為1個(gè)大氣壓,輸出軸轉(zhuǎn)速為1800 RPM。
4 模型網(wǎng)格分布
通過(guò)仿真分析可以獲得滾動(dòng)軸承壓力分布、潤(rùn)滑油分布等信息,具體結(jié)果如下。從潤(rùn)滑油體積分?jǐn)?shù)圖中可以看出,潤(rùn)滑油從出口1和出口2流出,出口3沒(méi)有流出潤(rùn)滑油,該結(jié)果與客戶(hù)的實(shí)驗(yàn)相符,說(shuō)明該結(jié)構(gòu)密封良好。
5 壓力分布
6 潤(rùn)滑油體積分?jǐn)?shù)分布
4.總結(jié)
本案例通過(guò)仿真滾動(dòng)軸承內(nèi)部流場(chǎng)分布檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)密封效果,獲得了較好的效果。滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜,涉及兩相流動(dòng),仿真穩(wěn)定性和收斂難度較大。通過(guò)仿真可以獲得內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和潤(rùn)滑油體積分?jǐn)?shù)等分布信息,從而判斷滾動(dòng)軸承密封效果。
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