轮毂轴承单体密封试验装备关键技术研究

摘要

轮毂轴承密封的可靠性是决定轮毂轴承单元寿命的重要因素。轮毂轴承单体密封试验装备模拟汽车实际运行状态，试验轮毂轴承密封圈的密封性能。试验装备运行的几何精度是试验机的正常运行的关键因素，影响到试验结果的正确性。为模拟汽车实际运行的情况，密封试验所需要的泥浆环境是最关键的试验环境条件因素之一，泥浆配比的准确性，直接影响到试验结果的有效性。
　　本论文开展的研究工作是:通过分析装备头架系统的热变形及其对试验过程的影响，研究试验装备头架系统的结构设计技术;通过分析搅拌对泥浆颗粒分布规律的影响，研究泥浆搅拌装置的设计技术。
　　(1)介绍试验装备的热传导的基础理论与分析方法，介绍试验装备温度场和热变形的有限元分析技术。
　　(2)将试验装备头架系统的热变形作为试验装备运行几何精度的最关键影响因素，分析头架系统的热边界条件，利用Ansys软件对头架系统进行有限元仿真，通过试验对头架系统的温度场仿真结果进行了验证，为头架系统的结构设计提供理论依据。
　　(3)对搅拌问题所涉及的计算流体力学两相流有限元计算方法和模型展开讨论，结合搅拌装置与泥浆颗粒特性，研究泥浆搅拌系统的仿真计算方法及相应的模型。
　　(4)基于欧拉-欧拉方法的Eulerian模型，利用Fluent软件实现了泥浆搅拌的数值模拟。通过模拟得到的泥浆固相颗粒分布云图，研究搅拌槽的浓度分布和均匀性。
　　(5)提出泥浆搅拌装置功能设计的基本要求。研究了泥浆颗粒在搅拌槽底部的完全离底悬浮问题。提出利用悬浮质量标准差判定泥浆浓度达标区域的方法，以此为依据，研究了取浆口位置的设置。最后，采用正交试验方法对泥浆搅拌装置进行结构设计。
　　本文在试验装备头架系统结构设计技术和泥浆搅拌装置设计技术方面的研究成果，可为轮毂轴承单体密封试验装备的开发提供支持。

目录

声明

摘要

1．1．1 研究背景及意义

1．2 轮毂轴承试验装备的发展现状

1．1．1 国外车辆轮毂轴承试验机研究现状

1．2．1 国内轮毂轴承试验机研究现状

1．3 目前存在的问题

1．4 主要工作内容

2．1 引言

2．2 热传导的概念及传热的基本类型

2．2．1 热传导

2．2．2 对流换热

2．2．3 热辐射

2．2．4 复合换热

2．3 热传导的分析方法

2．3．1 理论解析法

2．3．2 比拟方法

2．3．3 数值计算方法

2．3．4 实验方法

2．4 热弹性理论及解法

2．4．1 平面弹塑性力学的基本理论

2．4．2 传热分析的有限元基本理论

2．5 头架系统的热变形机理

2．6 本章小结

第3章 基于热变形分析的试验机头架系统结构设计

3．1 引言

3．2 试验帆结构

3．3 头架系统的热源分析

3．3．1 内装电机的发热分析

3．3．2 轴承组的发热分析

3．3．3 热载荷热的生成率

3．4 头架系统热边界条件

3．4．1 定子与冷却液之间的对流换热

3．4．2 转子端面与空气间的传热

3．4．3 头架系统外壳与外界空气的对流换热

3．4．4 头架系统运动外表面与外界空气的对流换热

3．4．5 电主轴内部与空气的对流换热

3．4．6 定转子气隙间的对流换热系数

3．5 头架系统有限元模型

3．6 头架系统热变形仿真及分析

3．6．1 热载荷与边界条件施加

3．6．2 温度场仿真及分析

3．6．3 热变形仿真及分析

3．7 头架系统温升试验分析

3．7．1 实验方案与实验数据

3．7．2 仿真结果与试验结果对比分析

3．8 基于热变形分析的试验机头架系统结构设计

3．9 本章小结

4．1 引言

4．2 泥浆搅拌的分析方法

4．3 Fluent软件及分析流程

4．4 泥浆搅拌模拟的控制方法和模型

4．4．1 基本控制方程

4．4．2 两相流模型

4．4．3 湍流模型

4．4．4 曳力模型

4．5 搅拌区域的模拟方法

4．5．1 多重参考系法

4．5．2 滑移网格法

4．6 本章小结

5．1 引言

5．2 泥浆搅拌仿真前处理

5．2．1 计算体系

5．2．2 网格划分

5．2．3 计算方法

5．3 仿真与分析

5．3．1 固相颗粒在垂直截面上的分布

5．3．2 固相颗粒在水平截面上的分布

5．4 泥浆搅拌装置的研究

5．4．1 搅拌桨转速对固相颗粒分布的影响

5．4．2 完全离底悬浮转速

5．4．3 泥浆浓度达标区域估计

5．4．4 取浆口位置设置

5．5 泥浆搅拌装置的结构设计

5．5．1 正交试验方法

5．5．2 正交试验

5．5．3 搅拌装置设计

5．6 本章小结

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果