申请/专利权人：南京工业大学

申请日：2024-03-07

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118228534A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/28;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明针对大型重载数控液体静压转台芯轴配合间隙难以确定的问题，提出了一种基于流固热耦合方法确定芯轴最佳配合间隙的方法。该方法通过分析静压转台芯轴部件的温度场、变形场和压力场，并基于流固热耦合分析得到仿真结果，最终对仿真结果进行拟合求解，得到芯轴最佳配合间隙。本发明不仅考虑到了油腔油液对静压芯轴作用产生的变形，还考虑到静压芯轴变形后对油腔油液的油膜厚度、最大温升、压力等产生的影响。经过系统多次迭代后，该方法可以更加准确模拟出实际工作状况，提高分析结果的精度。

主权项：1.一种基于流固热耦合分析确定大型重载液体静压转台的芯轴最佳间隙的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据静压转台原始布局和结构尺寸，建立芯轴外壁、蜗轮轮毂内壁和径向油膜的固体和流体三维耦合模型并将其导入到ANSYS流固热耦合分析模块中。在软件前处理模块中，进行适当的模型简化，并对边界进行命名；步骤S2：在FLUENT模块中，根据实际工作情况、流体力学知识以及油膜产热机理和热交换类型设置大型数控静压转台的流体模型、边界条件、对流换热系数、残差标准、求解方法、控制系数等控制参数。根据液压油的型号设置油液的物理参数，对径向油膜部分进行流体网格划分与有限元仿真，得到静压转台油膜的温度场和压力场；步骤S3：在Steady-StateThermal稳态传热模块中，设定固体域的材料和划分网格。根据实际工作情况设定Temperature温度边界、Convection对流换热边界、初始温度和对流换热系数。在StaticStructural结构静力学模块中，将步骤S3得到的压力场仿真数据加载到对应的位置，经过静力学分析得到静压芯轴和蜗轮轮毂的变形情况，即最大受热受力变形量；步骤S4：把步骤S2的流体域仿真数据和步骤S3的固体域仿真数据导入SystemCoupling系统耦合模块进行双向热流固耦合分析；步骤S5：对耦合仿真结果进行后处理，提取出其中的油封面整体变形δsurface、油垫等效应力F和油腔油液压力P数据。将芯轴配合间隙h逐渐放大，重复步骤S1到步骤S5，收集相关仿真数据。步骤S6：使用Kriging函数法对步骤S5收集的仿真数据进行响应面分析，得到油封面整体变形δsurface、油垫等效应力F、油腔油液压力P关于油膜厚度h的拟合函数。步骤S7：基于步骤S6所建立的静压芯轴配合间隙响应面模型，以油封面整体变形δsurface、油垫等效应力F、油腔油液压力P作为目标函数，将油膜厚度作为设计变量，建立芯轴配合间隙多目标优化数学模型。对芯轴配合间隙多目标优化数学模型进行求解，得到静压芯轴的最佳配合间隙。芯轴配合间隙多目标优化数学模型如公式1到公式6所示：目标函数：fx＝minfδx，minfFx1设计变量：x＝[x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7]T2约束条件：minfδx≤f′δx3minfFx≤F′Fx42Mpa≤fPx≤3Mpa5a≤xi≤bi＝1，2，…，76其中，xi为设计变量，代表着7个典型的芯轴间隙值；a为设计变量xi的下限约束，代表芯轴间隙的最小值；b为设计变量xi的上限约束，代表芯轴间隙的最大值；fδx、f′δx分别为芯轴变形量、芯轴最初变形量；fFx、F′Fx分别为芯轴应力值、芯轴最初应力值；fPx为芯轴油腔的压力值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京工业大学 一种基于流固热耦合分析确定静压转台芯轴最佳配合间隙的方法

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