[发明专利]一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法

说明书

技术领域:

本发明属于一种建立润滑油膜模型的方法，具体涉及的是一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法。

背景技术：

重型数控加工在航空航天、重型船舶、钢铁、石油等领域起着举足轻重的作用。静压中心架是重型数控机床中支承回转轴类工件并使其进行加工的部件，能够同时承受垂直和水平两个方向的载荷。与其他支撑类工件相比，具有较小的摩擦阻力、更长的使用寿命、对转速的要求较低、发生震动时更稳定等益处，能够满足高加工精度的要求。在静压中心架的结构性能优化上，之前的研究往往局限在静压中心架支撑油膜特性、静压中心架支撑块的改进或者是静压中心架的润滑方法上，缺少对静压中心架工作支撑变形后的间隙油膜的模型参数的参考数据。而静压中心架变形后的油膜润滑特性对工件的加工精度和数控车床的工作性能都有直接影响，并能波及车床的稳定性和使用寿命。

静压中心架在加工过程中由于长时间支撑工件旋转会导致其因摩擦而发热甚至产生局部的变形，但通过理论计算却无法预知变形后的间隙油膜的模型参数。

发明内容：

本发明是要解决目前建立油膜模型的方法对工件的加工精度和数控车床的工作性能有很大影响的问题，而提供了一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法。

    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法，一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法，其特征在于：建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法按以下步骤实现：

步骤1、依据试验机床的尺寸结构与给定初始油膜厚度值，使用器具包括建立工作台、底座、两侧托瓦、平底深油腔中间托瓦和初始油膜的模型，并将工作台、底座与托瓦装配，导出zhengtizhuangpei.x_t和chushiyoumo.x_t文件；

步骤2、用CFD软件对初始油膜进行网格划分，划分网格后，指定流体域边界条件并输出chushiyoumo.fluent5/6mesh文件，将chushiyoumo.fluent5/6mesh文件导入FLUENT中，输入油膜入口温度T_in初值、油膜固定壁面温度初值、油膜入口流量Q、出口压力、旋转壁面角速度和固定壁面边界条件，然后进行模拟计算进行稳态分析最终得到chushiyoumo.cas文件；

步骤3、在ANSYS WOERKBECH软件中建立工作流程图，对静压中心架进行热力耦合计算分析：

步骤4、封闭工作台的油腔之间的间隙，在UG中导入bxh.stp文件，将油腔四周拉伸，然后导出fb.x_t文件；其中，所述油腔腔四周拉伸高度保证嵌入与油膜接触的中间托瓦的工作台面，厚度保证与油膜接触的中间托瓦工作台面的平底深油腔边界嵌入其中；

步骤5、得到间隙油膜的模型，实用ANSYS WOERKBECH软件重新建立工作流程图，添加Geometry几何模块将fb.x_t文件导入，经布尔运算和填充操作得到间隙油膜模型，即完成了一种建立静压中心架热力耦合变形后润滑油膜模型的方法。

所述步骤1中工作台与底座采用1/4模型分析。

所述步骤3在ANSYS WOERKBECH软件中建立工作流程图，对静压中心架进行热力耦合计算分析具体为：

步骤3-1、导入流体分析结果，添加FLUENT模块，将步骤2中chushiyoumo.cas文件导入到FLUENT中重新迭代计算；

步骤3-2、导入装配模型，添加Geometry几何模块，将步骤1中zhengtizhuangpei.x_t文件导入；

步骤3-3、热分析，插入Steady-State Thermal 模块，设置工作台、底座和平底深油腔的材料属性，将流体分析结果导入到热分析中，对装配体分别划分网格，设置热载荷和热边界条件，然后进行求解计算； 

步骤3-4、线性静力结构分析，插入Static Structural 模块，将流体分析结果导入到线性静力结构分析中，插入载荷和约束，求解计算；

步骤3-5、更新变形后的实体模型，对工作台和油腔重新画网格；

步骤3-6、工作台和平底深油腔有限元模型转化为实体模型，插入FE模块，将步骤3-5中重新画好的网格导入到FE中，调节容差和缝补公差得到实体模型； 步骤3-7、导出工作台和油腔实体，插入Geometry几何模块，在Geometry中将实体导出 bxh.stp以便在三维建模软件UG中进行操作；