高速轴承润滑密封pumplinx CFD分析

2016-09-14  by:CAE仿真在线  来源:互联网

1背景描述为了使轴承保持良好的润滑条件和正常的工作环境,充分发挥轴承的工作性能,延长使用寿命,对滚动轴承必须具有适宜的密封,以防止润滑剂的泄漏和灰尘、水气或其他污物的侵入。

滚动轴承的密封方法可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封是在轴承盖与轴承之间留一条狭窄隙缝,其间隙半径通常是0.1mm~0.5mm。可在轴承盖上开环形槽,或采用曲路密封,以改善密封效果。

图1 缝隙密封2技术难点滚动轴承是机械传动系统中应用非常广泛的一种机械传动元件,是传递运动和承受载荷的重要支撑转动部件。滚动轴承的润滑状态决定着系统组件的运转情况, 常用的润滑方式主要有油润滑、脂润滑和固体润滑三大类。当滚动轴承在高温、高速条件下工作时,须采用油润滑。密封的功能是防止油泄漏,防止设备在使用中大量发生的工作介质“跑、冒、滴、漏”现象。针对轴承密封仿真,主要技术难点如下:(1)轴承润滑含有油、气两相,仿真需采用多相流模型;(2)滚动轴承结构复杂,密封处间隙较小,网格划分难度大。(3)轴承工作转速高,动静边界粘滞速度差距大,仿真收敛困难。3案例介绍滚动轴承模型如下图2所示,模型共有3个注油口,3个出口,在出口1、2环道和出口3环道之间有0.5mm缝隙。润滑油通过注油口流入,供给滚动轴承润滑,经出口1、2流出,出口3为空气出口,本文通过仿真查看润滑油会否通过缝隙经出口3流出。

图2 轴承密封三维结构
图3 滚动轴承流体域模型本文采用PumpLinx软件对滚动轴承进行密封分析,网格划分如下图所示。注油口体积流量为11.1L/min,出口压力为1个大气压,输出轴转速为1800 RPM。
图4 模型网格分布通过仿真分析可以获得滚动轴承压力分布、润滑油分布等信息,具体结果如下。从润滑油体积分数图中可以看出,润滑油从出口1和出口2流出,出口3没有流出润滑油,该结果与客户的实验相符,说明该结构密封良好。

图5 压力分布
图6 润滑油体积分数分布4总结本案例通过仿真滚动轴承内部流场分布检验结构密封效果,获得了较好的效果。滚动轴承结构复杂,涉及两相流动,仿真稳定性和收敛难度较大。通过仿真可以获得内部压力场、速度场和润滑油体积分数等分布信息,从而判断滚动轴承密封效果。

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