專利名稱：一種中空軸式靜壓軸承動態(tài)設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)設(shè)計方法，特別涉及一種中空軸式靜壓軸承動態(tài)設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
在重載、低速惡劣環(huán)境下工作的球磨機規(guī)格不斷增大，作為其關(guān)鍵部件的靜壓軸承的承載能力、可靠性、使用壽命、維護及能耗提出了更高的要求，對于大型球磨機的靜壓軸承，國外尚無設(shè)計標準和設(shè)計規(guī)范，目前，我國球磨機行業(yè)尚未掌握大型球磨機的靜壓軸承設(shè)計理論與核心技術(shù)，采用經(jīng)驗類比法設(shè)計的大型球磨機靜壓軸承，運行可靠性較低，故障時有發(fā)生，運行能耗和使用維護成本較高，所以急需攻克大型球磨機的靜壓軸承的設(shè)計理論難題和關(guān)鍵技術(shù)，盡快設(shè)計出具有高承載能力低能耗、高可靠性低維護費用的大型球磨機的靜壓軸承，以提升我國大型磨機靜壓軸承的自主設(shè)計的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為中空軸式靜壓軸承提供一種高效科學性的動態(tài)設(shè)計方法，與現(xiàn)有類比方法相比,不僅能夠降低中空軸式靜壓軸承的運行成本,而且能提高中空軸式靜壓軸承的可靠性。本發(fā)明之方法包括以下步驟:(一)、縮比中空軸式靜壓軸承初設(shè)。參照某大型球磨機，按相似理論，設(shè)計出具有中空軸式靜壓軸承的縮比球磨機。(二)、進行縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真研究。包括:整機裝配模型簡化、單元選擇、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析。靜態(tài)仿真的工況是滿載靜止，基于中空軸與軸瓦、調(diào)心軸承襯體與鞍形座間的接觸 邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真合格，將靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(三)、進行縮比球磨機靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗研究。包括:測試儀器設(shè)備的標定調(diào)試和安裝、測點位置及個數(shù)的合理確定。靜態(tài)試驗的工況是滿載靜止，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真成果,確定中空軸、鞍形軸承襯體和軸承座的結(jié)構(gòu)靜應力測點位置及個數(shù)。分別采用有線測試和無線測試的方法開展試驗研究，直至測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定重復再現(xiàn)為止。若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗合格，將靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(四)、進行縮比球磨機靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真研究。包括:整機裝配有限元模型、流體動力學模型、摩擦生熱模型、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析。動態(tài)仿真的工況是滿載啟動和正常運行，基于中空軸與軸瓦間的流、固、熱多場耦合邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真合格，將動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(五)進行縮比球磨機動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗研究。包括:測試系統(tǒng)設(shè)計、各種傳感器標定與安裝、測試系統(tǒng)調(diào)試、開始試驗、測試結(jié)果分析。動態(tài)試驗的工況是滿載啟動和正常運行，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真成果，確定靜壓軸承結(jié)構(gòu)動應力測點位置及個數(shù)；根據(jù)中空軸與軸瓦間流、固、熱多場耦合仿真分析結(jié)果，確定靜壓軸承油膜壓力和流速測點位置及個數(shù)。若中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗合格，將動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(六)靜壓軸承優(yōu)化設(shè)計。針對動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承，以軸承承載能力最大和軸承消耗功率最小為優(yōu)化目標，采用模糊多準則綜合評價方法和融合靈敏度分析方法，在靜壓軸承的包角、中空軸軸頸的長度、油腔的偏位角、油腔的數(shù)量及大小、油腔的深度和油腔中出油孔的個數(shù)及位置等影響因素中，來確定優(yōu)化分析所需的設(shè)計變量，采用響應面模型建立設(shè)計變量和目標函數(shù)之間的近似關(guān)系，建立一個多目標優(yōu)化模型，采用遺傳算法或粒子群算法等為優(yōu)化分析工具，獲得靜壓軸承最佳的設(shè)計參數(shù)。本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有類比設(shè)計方法相比，提高中空軸式靜壓軸承的運行可靠性，降低中空軸式靜壓軸承的制造成本、使用能耗和維護費用。


圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式對照圖1所示，本發(fā)明之方法包括以下步驟:(一)、縮比中空軸式靜壓軸承初設(shè)。參照某大型球磨機，按相似理論，設(shè)計出具有中空軸式靜壓軸承的縮比球磨機。(二)、進行縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真研究。包括:整機裝配模型簡化、單元選擇、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析。靜態(tài)仿真的工況是滿載靜止，基于中空軸與軸瓦、調(diào)心軸承襯體與鞍形座間的接觸邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真合格，將靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(三)、進行縮比球磨機靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗研究。包括:測試儀器設(shè)備的標定調(diào)試和安裝、測點位置及個數(shù)的合理確定。靜態(tài)試驗的工況是滿載靜止，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真成果,確定中空軸、鞍形軸承襯體和軸承座的結(jié)構(gòu)靜應力測點位置及個數(shù)。分別采用有線測試和無線測試的方法開展試驗研究，直至測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定重復再現(xiàn)為止。若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗合格，將靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(四)、進行縮比球磨機靜態(tài)試驗合格的 中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真研究。包括:整機裝配有限元模型、流體動力學模型、摩擦生熱模型、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析。動態(tài)仿真的工況是滿載啟動和正常運行，基于中空軸與軸瓦間的流、固、熱多場耦合邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真合格，將動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(五)進行縮比球磨機動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗研究。包括:測試系統(tǒng)設(shè)計、各種傳感器標定與安裝、測試系統(tǒng)調(diào)試、開始試驗、測試結(jié)果分析。動態(tài)試驗的工況是滿載啟動和正常運行，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真成果，確定靜壓軸承結(jié)構(gòu)動應力測點位置及個數(shù)；根據(jù)中空軸與軸瓦間流、固、熱多場耦合仿真分析結(jié)果，確定靜壓軸承油膜壓力和流速測點位置及個數(shù)。若中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗合格，將動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機。(六)靜壓軸承優(yōu)化設(shè)計。針對動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承，以軸承承載能力最大和軸承消耗功率最小為優(yōu)化目標，采用模糊多準則綜合評價方法和融合靈敏度分析方法，在靜壓軸承的包角、中空軸軸頸的長度、油腔的偏位角、油腔的數(shù)量及大小、油腔的深度和油腔中出油孔的個數(shù)及位置等影響因素中，來確定優(yōu)化分析所需的設(shè)計變量，采用響應面模型建立設(shè)計變量和目標函數(shù)之間的近似關(guān)系，建立一個多目標優(yōu)化模型，采用遺傳算法或粒子群算法等為 優(yōu)化分析工具，獲得靜壓軸承最佳的設(shè)計參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種中空軸式靜壓軸承動態(tài)設(shè)計方法，該方法包括以下步驟: (一)、縮比中空軸式靜壓軸承初設(shè):參照某大型球磨機，按相似理論，設(shè)計出具有中空軸式靜壓軸承的縮比球磨機； (二)、進行縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真研究:包括整機裝配模型簡化、單元選擇、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析；靜態(tài)仿真的工況是滿載靜止，基于中空軸與軸瓦、調(diào)心軸承襯體與鞍形座間的接觸邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真合格，將靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機； (三)、進行縮比球磨機靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗研究:包括測試儀器設(shè)備的標定調(diào)試和安裝、測點位置及個數(shù)的合理確定；靜態(tài)試驗的工況是滿載靜止，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真成果,確定中空軸、鞍形軸承襯體和軸承座的結(jié)構(gòu)靜應力測點位置及個數(shù)；分別采用有線測試和無線測試的方法開展試驗研究，直至測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定重復再現(xiàn)為止；若中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗合格，將靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機； (四)、進行縮比球磨機靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真研究；包括整機裝配有限元模型、流體動力學模型、摩擦生熱模型、邊界條件確定和仿真結(jié)果分析；動態(tài)仿真的工況是滿載啟動和正常運行，基于中空軸與 軸瓦間的流、固、熱多場耦合邊界條件的仿真，若中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真合格，將動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機； (五)進行縮比球磨機動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗研究；包括測試系統(tǒng)設(shè)計、各種傳感器標定與安裝、測試系統(tǒng)調(diào)試、開始試驗、測試結(jié)果分析；動態(tài)試驗的工況是滿載啟動和正常運行，根據(jù)縮比球磨機中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真成果，確定靜壓軸承結(jié)構(gòu)動應力測點位置及個數(shù)；根據(jù)中空軸與軸瓦間流、固、熱多場耦合仿真分析結(jié)果，確定靜壓軸承油膜壓力和流速測點位置及個數(shù)；若中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗不合格，更改中空軸式靜壓軸承的初始設(shè)計，直至更新的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗合格，將動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承安裝于縮比球磨機； (六)靜壓軸承優(yōu)化設(shè)計:針對動態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承，以軸承承載能力最大和軸承消耗功率最小為優(yōu)化目標，采用模糊多準則綜合評價方法和融合靈敏度分析方法，在靜壓軸承的包角、中空軸軸頸的長度、油腔的偏位角、油腔的數(shù)量及大小、油腔的深度和油腔中出油孔的個數(shù)及位置等影響因素中，來確定優(yōu)化分析所需的設(shè)計變量，采用響應面模型建立設(shè)計變量和目標函數(shù)之間的近似關(guān)系，建立一個多目標優(yōu)化模型，采用遺傳算法或粒子群算法等為優(yōu)化分析工具，獲得靜壓軸承最佳的設(shè)計參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中空軸式靜壓軸承動態(tài)設(shè)計方法，該方法通過縮比中空軸式靜壓軸承初設(shè)、進行縮比球磨機中空軸式靜壓軸承靜態(tài)仿真研究、建進行縮比球磨機靜態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承靜態(tài)試驗研究、進行縮比球磨機靜態(tài)試驗合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)仿真研究、進行縮比球磨機動態(tài)仿真合格的中空軸式靜壓軸承動態(tài)試驗研究和靜壓軸承優(yōu)化設(shè)計步驟實現(xiàn)中空軸式靜壓軸承的動態(tài)設(shè)計，與現(xiàn)有類比設(shè)計方法相比，提高中空軸式靜壓軸承的運行可靠性，降低中空軸式靜壓軸承的制造成本、使用能耗和維護費用。
文檔編號G06F17/50GK103235856SQ20131015300
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者于向軍, 王繼新 申請人:昆明學院