[發明專利]一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法

無效

• 申請號: 201310608585.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103593537A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 于曉東;周啟慧;王志強;張艷芹;劉丹;付旭;李歡歡;譚力
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域:

本發明屬于一種建立潤滑油膜模型的方法，具體涉及的是一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法。

背景技術：

重型數控加工在航空航天、重型船舶、鋼鐵、石油等領域起著舉足輕重的作用。靜壓中心架是重型數控機床中支承回轉軸類工件并使其進行加工的部件，能夠同時承受垂直和水平兩個方向的載荷。與其他支撐類工件相比，具有較小的摩擦阻力、更長的使用壽命、對轉速的要求較低、發生震動時更穩定等益處，能夠滿足高加工精度的要求。在靜壓中心架的結構性能優化上，之前的研究往往局限在靜壓中心架支撐油膜特性、靜壓中心架支撐塊的改進或者是靜壓中心架的潤滑方法上，缺少對靜壓中心架工作支撐變形后的間隙油膜的模型參數的參考數據。而靜壓中心架變形后的油膜潤滑特性對工件的加工精度和數控車床的工作性能都有直接影響，并能波及車床的穩定性和使用壽命。

靜壓中心架在加工過程中由于長時間支撐工件旋轉會導致其因摩擦而發熱甚至產生局部的變形，但通過理論計算卻無法預知變形后的間隙油膜的模型參數。

發明內容：

本發明是要解決目前建立油膜模型的方法對工件的加工精度和數控車床的工作性能有很大影響的問題，而提供了一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法。

????本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法，一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法，其特征在于：建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法按以下步驟實現：

步驟1、依據試驗機床的尺寸結構與給定初始油膜厚度值，使用器具包括建立工作臺、底座、兩側托瓦、平底深油腔中間托瓦和初始油膜的模型，并將工作臺、底座與托瓦裝配，導出zhengtizhuangpei.x_t和chushiyoumo.x_t文件；

步驟2、用CFD軟件對初始油膜進行網格劃分，劃分網格后，指定流體域邊界條件并輸出chushiyoumo.fluent5/6mesh文件，將chushiyoumo.fluent5/6mesh文件導入FLUENT中，輸入油膜入口溫度T_in初值、油膜固定壁面溫度初值、油膜入口流量Q、出口壓力、旋轉壁面角速度和固定壁面邊界條件，然后進行模擬計算進行穩態分析最終得到chushiyoumo.cas文件；

步驟3、在ANSYS?WOERKBECH軟件中建立工作流程圖，對靜壓中心架進行熱力耦合計算分析：

步驟4、封閉工作臺的油腔之間的間隙，在UG中導入bxh.stp文件，將油腔四周拉伸，然后導出fb.x_t文件；其中，所述油腔腔四周拉伸高度保證嵌入與油膜接觸的中間托瓦的工作臺面，厚度保證與油膜接觸的中間托瓦工作臺面的平底深油腔邊界嵌入其中；

步驟5、得到間隙油膜的模型，實用ANSYS?WOERKBECH軟件重新建立工作流程圖，添加Geometry幾何模塊將fb.x_t文件導入，經布爾運算和填充操作得到間隙油膜模型，即完成了一種建立靜壓中心架熱力耦合變形后潤滑油膜模型的方法。

所述步驟1中工作臺與底座采用1/4模型分析。

所述步驟3在ANSYS?WOERKBECH軟件中建立工作流程圖，對靜壓中心架進行熱力耦合計算分析具體為：

步驟3-1、導入流體分析結果，添加FLUENT模塊，將步驟2中chushiyoumo.cas文件導入到FLUENT中重新迭代計算；

步驟3-2、導入裝配模型，添加Geometry幾何模塊，將步驟1中zhengtizhuangpei.x_t文件導入；

步驟3-3、熱分析，插入Steady-State?Thermal?模塊，設置工作臺、底座和平底深油腔的材料屬性，將流體分析結果導入到熱分析中，對裝配體分別劃分網格，設置熱載荷和熱邊界條件，然后進行求解計算；?

步驟3-4、線性靜力結構分析，插入Static?Structural?模塊，將流體分析結果導入到線性靜力結構分析中，插入載荷和約束，求解計算；

步驟3-5、更新變形后的實體模型，對工作臺和油腔重新畫網格；

步驟3-6、工作臺和平底深油腔有限元模型轉化為實體模型，插入FE模塊，將步驟3-5中重新畫好的網格導入到FE中，調節容差和縫補公差得到實體模型；?步驟3-7、導出工作臺和油腔實體，插入Geometry幾何模塊，在Geometry中將實體導出?bxh.stp以便在三維建模軟件UG中進行操作；