高速軸承潤滑密封CFD分析技術(shù)簡報(bào)

2017-03-31 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1.背景描述

為了使軸承保持良好的潤滑條件和正常的工作環(huán)境,充分發(fā)揮軸承的工作性能,延長使用壽命,對滾動(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。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承蓋上開環(huán)形槽,或采用曲路密封,以改善密封效果。

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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)軸承的潤滑狀態(tài)決定著系統(tǒng)組件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,常用的潤滑方式主要有油潤滑、脂潤滑和固體潤滑三大類。當(dāng)滾動(dòng)軸承在高溫、高速條件下工作時(shí),須采用油潤滑。

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。針對軸承密封仿真,主要技術(shù)難點(diǎn)如下:

(1) 軸承潤滑含有油、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。潤滑油通過注油口流入,供給滾動(dòng)軸承潤滑,經(jīng)出口1、2流出,出口3為空氣出口,本文通過仿真查看潤滑油會否通過縫隙經(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。

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4 模型網(wǎng)格分布

通過仿真分析可以獲得滾動(dòng)軸承壓力分布、潤滑油分布等信息,具體結(jié)果如下。從潤滑油體積分?jǐn)?shù)圖中可以看出,潤滑油從出口1和出口2流出,出口3沒有流出潤滑油,該結(jié)果與客戶的實(shí)驗(yàn)相符,說明該結(jié)構(gòu)密封良好。

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5 壓力分布

6 潤滑油體積分?jǐn)?shù)分布

4.總結(jié)

本案例通過仿真滾動(dòng)軸承內(nèi)部流場分布檢驗(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。通過仿真可以獲得內(nèi)部壓力場、速度場和潤滑油體積分?jǐn)?shù)等分布信息,從而判斷滾動(dòng)軸承密封效果。

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