一种三点角接触轴承环间温度场分析方法

本发明涉及一种三点角接触轴承环间温度场分析方法，属于轴承设计。

背景技术：

1、三点角接触球轴承因其能同时承受轴向和径向载荷被广泛应用于航空航天关键位置，高速重载工况下，轴承长时间处于高温、重载状态下，需进行合理的润滑方法设计降低轴承温度，以增加轴承使用寿命，保证轴承及装备的正常工作。环下润滑作为轴承在高速重载工况常用的润滑方式，可以极大的改善轴承润滑和冷却效果，甚至可以使轴承内圈温升小于外圈温升，从而降低轴承失效率。环下润滑及在轴承内圈开设油孔，使滑油在离心力的作用下进入轴承腔内，甩至轴承外圈，达到钢球与内外滚道接触点处，对轴承进行润滑，实现降低轴承温升，提高轴承使用寿命的效果。

2、国内外许多学者都有开展过轴承腔内两相流场及温度场的研究，但是目前的研究都集中在油气润滑参数等方面，没有考虑油孔设计对轴承环间两相流场及温度场的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种三点角接触轴承环间温度场分析方法，以解决现有轴承腔内两相流场及温度场的研究过程中没有考虑油孔设计带来的影响。

2、本发明为解决上述技术问题而提供一种三点角接触轴承环间温度场分析方法，该分析方法包括以下步骤：

3、1)建立三点角接触轴承环间模型，并对其进行网格划分，所述的模型以轴承腔内流域为计算域；

4、2)根据实际工况确定轴承工况参数和润滑油参数，以此置轴承各部件的运动边界，建立轴承油气两相热流耦合计算模型；

5、3)利用所述计算模型计算不同油孔尺寸和/或不同油孔位置下轴承腔内流场以及温度场的分布。

6、本发明以三点角接触球轴承腔内流域为分析对象，根据实际工况确定轴承工况参数和润滑油参数设置轴承各部件的运动边界，建立轴承油气两相热流耦合计算模型，计算分析轴承环下油孔设计对轴承环间两相流场及温度场的影响规律。该方法考虑到油孔尺寸大小、油孔位置对轴承环间两相流场及温度场的影响，为后续轴承设计中油孔设计提供可靠的支撑。

7、进一步地，所述步骤1)中所建立的三点角接触轴承环间模型只保留内外圈壁面，对滚动体与保持架则进行壳化。

8、本发明在构建三点角接触轴承环间模型时只保留内外圈壁面，并对滚动体与保持架则进行壳化，大大简化了模型，提高了后续的计算效率。

9、进一步地，所述步骤1)在进行网格划分时，对模型滚动体及游隙处的网格细化加密。

10、本发明对模型滚动体及游隙处的网格细化加密，能够满足仿真的网格质量要求。

11、进一步地，所述步骤2)采用多重参考系设置轴承各部件的运动边界。

12、进一步地，所述步骤3)中的油孔尺寸包括油孔半径和油孔半宽。

13、进一步地，所述步骤3)采用fluent分别计算不同油孔尺寸下轴承腔内平均油液体积分数、轴承腔内油液迹线以及轴承腔内平均温升来确定轴承腔内流场以及温度场的分布。

14、本发明通过计算不同油孔尺寸下轴承腔内平均油液体积分数、轴承腔内油液迹线以及轴承腔内平均温升，能够准确研究不同油孔尺寸对轴承腔内流场以及温度场的分布影响。

15、进一步地，所述步骤3)采用fluent分别计算不同油孔位置下半内圈沟道油液体积分数、轴承环间油液迹线、轴承内外圈及钢球油相云图以及轴承环间温度分布云图来确定轴承腔内流场以及温度场的分布。

16、本发明通过计算不同油孔位置下半内圈沟道油液体积分数、轴承环间油液迹线、轴承内外圈及钢球油相云图以及轴承环间温度分布云图，能够准确研究不同油孔位置对轴承腔内流场以及温度场的分布影响。

17、进一步地，所述的不同油孔位置包括轴承承载区侧和轴承非承载区侧。

技术特征：

1.一种三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，该分析方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤1)中所建立的三点角接触轴承环间模型只保留内外圈壁面，对滚动体与保持架则进行壳化。

3.根据权利要求1所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤1)在进行网格划分时，对模型滚动体及游隙处的网格细化加密。

4.根据权利要求1所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤2)采用多重参考系设置轴承各部件的运动边界。

5.根据权利要求1所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤3)中的油孔尺寸包括油孔半径和油孔半宽。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤3)采用fluent分别计算不同油孔尺寸下轴承腔内平均油液体积分数、轴承腔内油液迹线以及轴承腔内平均温升来确定轴承腔内流场以及温度场的分布。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述步骤3)采用fluent分别计算不同油孔位置下半内圈沟道油液体积分数、轴承环间油液迹线、轴承内外圈及钢球油相云图以及轴承环间温度分布云图来确定轴承腔内流场以及温度场的分布。

8.根据权利要求7所述的三点角接触轴承环间温度场分析方法，其特征在于，所述的不同油孔位置包括轴承承载区侧和轴承非承载区侧。

技术总结
本发明涉及一种三点角接触轴承环间温度场分析方法，属于轴承设计技术领域。本发明以三点角接触球轴承腔内流域为分析对象，根据实际工况确定轴承工况参数和润滑油参数设置轴承各部件的运动边界，建立轴承油气两相热流耦合计算模型，计算分析轴承环下油孔设计对轴承环间两相流场及温度场的影响规律。该方法考虑到油孔尺寸大小、油孔位置对轴承环间两相流场及温度场的影响，为后续轴承设计中油孔设计提供可靠的支撑。

技术研发人员：刘红彬,高创,魏峰,时方振,王继文,刘勇言
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11