变黏度液体静压轴承的温升特性研究

作者：周岳; 康辉民^*; 刘厚才; 张学文

来源：机电工程, 2023, 40(10): 1493-1501.

• 滑动轴承
• 液体静压轴承
• 热流润滑模型
• 油膜压力
• 油膜黏度
• MATLAB
• 热力学边界条件

采用广泛使用的有限元法难以探究温升的影响对液体静压轴承动态特性的影响，为此，提出了一种基于有限差分法的变黏度液体静压轴承动态润滑仿真算法，对变黏度液体静压轴承的温升特性进行了研究。首先，改进了油腔的热力学边界条件，以拓宽其适用范围，使其适用于油腔尺寸较大的液体静压轴承；然后，基于有限差分法处理了Reynolds方程、流量连续方程、能量方程以及黏温方程，从而建立了基于MATLAB的液体静压轴承变黏度热流动态润滑模型；最后，采用仿真计算的方法，分析了偏心率ε为0.1～0.4、主轴转速n为3 000 r/min～10 000 r/min(线速度为14.1 m/s～47.1 m/s)时，油膜压力与温升的变化机理。研究结果表明：当主轴转速从3 000 r/min增大到10 000 r/min时，转速的增大会使得液体静压轴承的承载力因动压效应的增大而增大，但其油膜的平均压力却因温度的升高、油膜黏度的降低而下降了约24%;主轴偏心率的增大会导致油膜温度聚集，而主轴转速的增大则导致油膜温升增大，故当偏心率ε=0.4而转速n=10 000 r/min时，油膜的温升较大，且热量发生聚集，其最高温升可达39.5℃;主轴转速越高，液体静压轴承内热油携带对温升的影响越显著。该研究结论可以为温升影响下高速液体静压轴承的轴心轨迹与动态特性的研究提供理论基础。

• 单位
  机电工程学院; 湖南科技大学