Análisis de cojinetes hidrostáticos basado en un esquema de malla no estructurada y modelo de turbulencia
Autores: Wang, Yingjie; Wu, Hao; Rong, Youmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de cojinetes hidrostáticos basado en un esquema de malla no estructurada y modelo de turbulencia
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Guía
Rodamientos hidrostáticos
Análisis de rendimiento
Capacidad de carga
Rigidez
Amortiguación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Los cojinetes hidrostáticos de guía con la función de soportar y mover cargas son un componente clave de las máquinas herramienta de ultra precisión y alta capacidad. Debido a que la diferencia de dimensiones entre el espacio de aceite y la estructura general es grande, es difícil generar la malla tridimensional, lo que ha limitado la mejora del rendimiento de los cojinetes a través de la innovación estructural. Para resolver estos problemas, proponemos un enfoque que utiliza el dominio de fluido global para el análisis de rendimiento. La distorsión de la malla de la región de película y otras regiones es menor a 0.4 y 0.8, respectivamente, lo que puede satisfacer las demandas de simulación estática y dinámica de alta precisión. Luego, utilizamos la capacidad de carga de soporte, la rigidez y el amortiguamiento para analizar el rendimiento de los cojinetes hidrostáticos. El error promedio entre el resultado de la simulación y el valor real fue del 10.76%, lo que es mejor que el resultado calculado por las fórmulas empíricas tradicionales. La rigidez y el amortiguamiento de los cojinetes son fáciles de obtener mediante la aplicación de tecnología de malla dinámica. Además, muchos vórtices evidentes se mostraron mediante análisis de visualización en el patrón de flujo interno del cojinete en el estado de movimiento del cojinete a 400 mm/s. Finalmente, un septo de doble ranura diseñado especialmente suprimió con éxito la formación de vórtices visibles. Esta mejora estructural, que combina las ventajas de los recessos profundos y superficiales, se espera que haga que los cojinetes hidrostáticos en condiciones de alta velocidad sean más estables para máquinas herramienta de ultra precisión.
Descripción
Los cojinetes hidrostáticos de guía con la función de soportar y mover cargas son un componente clave de las máquinas herramienta de ultra precisión y alta capacidad. Debido a que la diferencia de dimensiones entre el espacio de aceite y la estructura general es grande, es difícil generar la malla tridimensional, lo que ha limitado la mejora del rendimiento de los cojinetes a través de la innovación estructural. Para resolver estos problemas, proponemos un enfoque que utiliza el dominio de fluido global para el análisis de rendimiento. La distorsión de la malla de la región de película y otras regiones es menor a 0.4 y 0.8, respectivamente, lo que puede satisfacer las demandas de simulación estática y dinámica de alta precisión. Luego, utilizamos la capacidad de carga de soporte, la rigidez y el amortiguamiento para analizar el rendimiento de los cojinetes hidrostáticos. El error promedio entre el resultado de la simulación y el valor real fue del 10.76%, lo que es mejor que el resultado calculado por las fórmulas empíricas tradicionales. La rigidez y el amortiguamiento de los cojinetes son fáciles de obtener mediante la aplicación de tecnología de malla dinámica. Además, muchos vórtices evidentes se mostraron mediante análisis de visualización en el patrón de flujo interno del cojinete en el estado de movimiento del cojinete a 400 mm/s. Finalmente, un septo de doble ranura diseñado especialmente suprimió con éxito la formación de vórtices visibles. Esta mejora estructural, que combina las ventajas de los recessos profundos y superficiales, se espera que haga que los cojinetes hidrostáticos en condiciones de alta velocidad sean más estables para máquinas herramienta de ultra precisión.