• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      磨削液對(duì)砂輪磨削軸承鋼流體動(dòng)壓效應(yīng)的影響*

      2019-10-23 10:11:46
      潤(rùn)滑與密封 2019年10期
      關(guān)鍵詞:油相乳化液砂輪

      (青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 山東青島 266033)

      砂輪磨削是常用的一種切削加工方法,砂輪在磨削的過(guò)程中,磨粒的負(fù)前角和工件需要長(zhǎng)時(shí)間的接觸,這樣就會(huì)使砂輪和工件產(chǎn)生大量的熱量,但是這大部分的熱量沒(méi)有被磨屑帶走,而是留在砂輪和工件中,影響砂輪的壽命和工件的表面質(zhì)量。為了減輕這種現(xiàn)象,工業(yè)上一般使用磨削液對(duì)其進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。在濕磨削的過(guò)程中,不同的磨削液對(duì)磨削性能的影響也不同。磨削液的種類(lèi)非常多,一般分為水溶性和油溶性磨削液,磨削液的性能好壞對(duì)加工質(zhì)量也存在很大影響[1]。正確選用磨削液,不僅可以降低磨削溫度,減小磨削力,降低損耗,而且可以延長(zhǎng)砂輪壽命和提高工件表面質(zhì)量。不同砂輪磨削時(shí)使用的磨削液也不同,所以有必要對(duì)不同磨削液情況下磨削區(qū)的流體動(dòng)壓效應(yīng)進(jìn)行研究。

      目前對(duì)于磨削液流體動(dòng)壓效應(yīng)的研究[2-5]也比較多,但是很多學(xué)者并未研究對(duì)磨削區(qū)壓力和膜厚的影響或者不同磨削液的影響。葛培琪等[6]利用流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論,通過(guò)數(shù)值分析的方法,得到了磨削區(qū)內(nèi)流體動(dòng)壓力和膜厚的分布,但是只適用于平面磨削。RYSZARD和KRZYSZTOF[7]研究了3種不同鎳基合金工件在2種不同類(lèi)型的磨削液情況下的平面磨削實(shí)驗(yàn),分析不同磨削液對(duì)磨削力和工件表面粗糙度的影響規(guī)律,但是只研究了平面磨削。武文榮和李玉娟[8]研究了使用3種磨削液磨削3種工件時(shí)對(duì)磨削性能的影響,但是并沒(méi)有研究對(duì)磨削區(qū)壓力和膜厚的影響,而且也沒(méi)有研究磨削時(shí)溫度的影響。王立梅[9]研究了不同磨料砂輪對(duì)磨削的影響,以及在磨削液中加入不同的納米流體對(duì)磨削的影響,但是未考粗糙度和溫度的影響。

      本文作者以剛玉砂輪外圓磨削軸承鋼(GCr15)為研究對(duì)象,利用多重網(wǎng)格法和多重網(wǎng)格積分法,考慮不同磨削液對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓效應(yīng)的影響,分析不同磨削液時(shí)磨削區(qū)溫度的變化,同時(shí)在磨削液為乳化液時(shí)考慮不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓效應(yīng)的影響。

      1 砂輪計(jì)算模型

      建立陶瓷剛玉砂輪外圓磨削的模型,將其簡(jiǎn)化為無(wú)限長(zhǎng)線接觸模型[10]。

      中心膜厚的計(jì)算采用溫詩(shī)鑄和楊沛然[11]回歸出的經(jīng)驗(yàn)公式:

      h0=11.9α0.4(η0U)0.74E′-0.14R0.46W-0.2

      式中:α為黏壓系數(shù);η0為乳化液的環(huán)境黏度;E′為當(dāng)量彈性模量;W為單位長(zhǎng)度上的載荷。

      2 潤(rùn)滑基本方程及邊界條件

      2.1 考慮熱效應(yīng)的Reynold方程

      (1)

      式中:ρ*和(ρ/η)e是當(dāng)量參數(shù),與乳化液的黏度和密度有關(guān)。

      當(dāng)量參數(shù)表達(dá)式如下:

      式中:x為坐標(biāo)變量(m);p為油膜壓力(Pa);h為膜厚(m);ρ為密度(kg/m3);η為乳化液整體有效黏度(Pa·s)。

      2.2 膜厚方程

      Sa(x)-Sb(x)

      (2)

      其中,

      (3)

      式中:Sa(x)和Sb(x)分別是砂輪和工件表面的粗糙度函數(shù);Aa和Ab分別是砂輪和工件表面的粗糙度幅值(μm);La和Lb分別是砂輪和工件表面的粗糙度波長(zhǎng)(μm)。

      2.3 黏壓黏溫方程

      黏壓黏溫方程采用Roelands[12]的經(jīng)驗(yàn)公式:

      (4)

      式中:S為黏溫系數(shù),S=β(T0-138)/(lnη0+9.67),β=0.042 K-1;T為實(shí)際溫度(K);T0為環(huán)境溫度(K);Z0為黏壓系數(shù)。

      2.4 密壓密溫方程

      乳化液的密壓密溫關(guān)系經(jīng)驗(yàn)公式[13]為

      ρ=ρ0[1+(0.6×10-9p)/(1+1.7×10-9p)-0.000 65(T-T0)]

      (5)

      2.5 載荷方程

      (6)

      式中:w為單位長(zhǎng)度上的載荷(N)。

      2.6 溫度控制方程

      磨削液的能量方程為

      (7)

      (8)

      熱傳導(dǎo)方程:

      (9)

      式中:ca、cb分別是砂輪和工件的比熱容(J/(kg·K));ρa(bǔ)、ρb分別是砂輪和工件的密度(kg/m3);ka、kb分別是砂輪和工件的導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m·K))。

      溫度在砂輪和磨削液膜接觸界面、工件和磨削液膜接觸界面應(yīng)該是連續(xù)的,所以應(yīng)該滿足以下界面熱流量連續(xù)條件:

      (10)

      砂輪熱傳導(dǎo)方程的溫度邊界條件:

      (11)

      工件熱傳導(dǎo)方程的溫度邊界條件:

      (12)

      3 方程的計(jì)算及工況參數(shù)

      將上述方程進(jìn)行量綱一化,定義量綱一化參數(shù)如下:

      采用多重網(wǎng)格法求解壓力,所用網(wǎng)格為6層,最底層稀疏網(wǎng)格有31個(gè)節(jié)點(diǎn),最高層稠密網(wǎng)格有961個(gè)節(jié)點(diǎn)。采用多重網(wǎng)格積分法求解彈性變形,逐列掃描法求解溫度T。

      表1所示為剛玉砂輪、軸承鋼和乳化液的基本參數(shù)。

      表1 砂輪和軸承鋼的基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of grinding wheel and bearing steel

      文中使用的參數(shù)為:砂輪半徑400 mm,工件半徑120 mm,砂輪轉(zhuǎn)速35 m/s,工件轉(zhuǎn)速100 r/min。

      表2所示為4種不同磨削液的基本物理性能參數(shù)。

      表2 4種磨削液的物理性能參數(shù)Table 2 Physical performance parameters of four grinding fluids

      其中的乳化液采用的是水包油型乳化液,根據(jù)嚴(yán)升明和房風(fēng)浩[14]的計(jì)算方法,求得乳化液的各個(gè)參數(shù)。表2中4種磨削液中,前2種屬于水溶性磨削液,后2種屬于油溶性磨削液。

      4 結(jié)果及分析

      4.1 不同磨削液對(duì)壓力和膜厚的影響

      分析有無(wú)考慮表面粗糙度時(shí),4種磨削液對(duì)磨削區(qū)壓力和膜厚的影響。

      4.1.1 理想光滑表面下磨削液的影響

      圖1示出了在考慮熱效應(yīng)時(shí)4種不同磨削液對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響(未考慮粗糙度的影響)。

      圖1 光滑表面下不同磨削液對(duì)壓力和膜厚的影響Fig 1 Influence of different grinding fluids on pressure(a) and film thickness(b) of the smooth surfaces

      從圖1中可知不同的磨削液對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響是比較大的。其中2種油溶性磨削液的入口區(qū)的壓力比較大,但是整體壓力較小,整體膜厚較大;而2種油溶性的磨削液也存在差別,基液為石蠟油的磨削液的整體壓力最小、整體膜厚最大,有利于潤(rùn)滑和降低磨粒的摩擦磨損,延長(zhǎng)砂輪的使用壽命。2種水溶性磨削液的入口壓力比較小,但整體壓力較大,整體膜厚較小;2種水溶性磨削液的整體壓力差別不大,乳化液的整體膜厚略大,同時(shí)從膜厚圖中可以看出,出口區(qū)出現(xiàn)了頸縮現(xiàn)象。

      4.1.2 粗糙表面下磨削液的影響

      圖2示出了同時(shí)考慮熱效應(yīng)和粗糙度時(shí)磨削液對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響。

      圖2 粗糙表面下不同磨削液對(duì)壓力和膜厚的影響Fig 2 Influence of different grinding fluids on pressure(a) and film thickness (b)of the rough surfaces

      從圖2中可以看出,粗糙度對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓效應(yīng)的影響比較明顯,壓力和膜厚呈現(xiàn)余弦波動(dòng)的特點(diǎn);不同磨削液對(duì)壓力和膜厚的影響和不考慮粗糙度時(shí)的情況整體趨勢(shì)相同。

      4.2 不同磨削液下磨削區(qū)的溫度分布

      圖3示出了在相同的速度和載荷下,剛玉砂輪磨削軸承鋼(GCr15)時(shí)不同磨削液情況下的潤(rùn)滑膜溫度分布。因?yàn)樗苄阅ハ饕汉陀腿苄阅ハ饕旱哪ハ鳒囟认嗖畋容^大,所以為了便于觀察,將其分別繪制在兩幅圖中。

      從圖3中可以看出,2種水溶性磨削液的最高溫度在330~340 ℃之間,2種油溶性磨削液的最高溫度在360~370 ℃之間,溫度相差比較大。在磨削的過(guò)程中,2種油溶性磨削液的潤(rùn)滑膜溫度明顯高于2種水溶性磨削液的。

      通常來(lái)說(shuō),工件材料的導(dǎo)熱性越差,則磨削區(qū)形成的磨削熱越不易導(dǎo)出,磨削區(qū)的溫度越高。因此,要求潤(rùn)滑膜有較大的耐熱強(qiáng)度,一般采用水溶性的磨削液。對(duì)于一般的磨削,通常選用乳化液或者電解質(zhì)水溶液。各種水溶性磨削液都具有其最佳的濃度比,濃度選擇適當(dāng),可以獲得較好的磨削表面光潔度和較低的表面磨削溫度。

      所以綜合以上因素選擇乳化液作為剛玉砂輪磨削軸承鋼的磨削液。

      4.3 乳化液油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)磨削區(qū)的影響

      對(duì)于水包油型乳化液,油相的體積分?jǐn)?shù)不同,其物理性能參數(shù)也不同,根據(jù)文獻(xiàn)[14]的計(jì)算公式,可以得出不同油相體積分?jǐn)?shù)的基本物理性能參數(shù),如表3所示。

      從表3中可得,乳化液的含油量不同,磨削液的物理性能參數(shù)也相差較大,隨著油相體積分?jǐn)?shù)的增大,密度、比熱容和熱傳導(dǎo)系數(shù)逐漸減小黏度逐漸增大。

      表3 不同油相體積分?jǐn)?shù)下乳化液的物理參數(shù)Table 3 Physical parameters of emulsions under different oil phase volume fractions

      4.3.1 理想光滑表面下油相體積分?jǐn)?shù)的影響

      圖4示出了考慮熱效應(yīng)的情況下,水包油型乳化液不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響(未考慮粗糙度的影響)。

      圖4 光滑表面下不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)壓力和膜厚的影響Fig 4 Influence of different oil phase volume fraction on pressure (a) and film thickness(b) of the smooth surface

      從圖4中可以看出,乳化液的油相體積分?jǐn)?shù)不同對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響較大,含油量越高,整體壓力越大,整體膜厚越大,對(duì)磨削區(qū)的潤(rùn)滑作用越好,有利于減少非工作磨粒的磨損、降低磨削的溫度。

      4.3.2 粗糙表面下油相體積分?jǐn)?shù)的影響

      圖5示出了同時(shí)考慮熱效應(yīng)和粗糙度的情況下,水包油型乳化液不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚的影響。

      圖5 粗糙表面下不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)壓力和膜厚的影響Fig 5 Influence of different oil phase volume fraction on pressure and(a) film thickness(b) of the rough surfaces

      從圖5中可以看出,壓力和膜厚呈現(xiàn)余弦波動(dòng)的特點(diǎn),同時(shí)最大壓力和最小膜厚相比與理想光滑的表面有所增大,整體趨勢(shì)和不考慮粗糙度時(shí)的情況相同。

      4.3.3 不同油相體積分?jǐn)?shù)下的溫度分布

      圖6示出了乳化液在不同油相體積分?jǐn)?shù)下的磨削區(qū)溫度分布。

      圖6 不同油相體積分?jǐn)?shù)下磨削區(qū)的溫度分布Fig 6 Temperature distribution of grinding area at different oil phase volume fraction

      從圖6中可以看出,隨著油相體積分?jǐn)?shù)不斷增大,磨削區(qū)的溫度也不斷地增大。當(dāng)油相體積分?jǐn)?shù)從20%增大到50%時(shí),溫度上漲約20 ℃;從50%增大到60%時(shí),溫度上漲15 ℃??梢?jiàn),油相體積分?jǐn)?shù)越大,溫度上漲越迅速。

      4.3.4 不同油相體積分?jǐn)?shù)下的溫度和膜厚分析

      圖7示出了在不同油相體積分?jǐn)?shù)下磨削區(qū)溫度和最小膜厚的變化??梢?jiàn),油相體積分?jǐn)?shù)在20%以?xún)?nèi)時(shí),溫度和最小膜厚基本是平緩的,但超過(guò)20%以后溫度上漲迅速,最小膜厚也在增大。但是磨削區(qū)的溫度不宜太高,所以油相體積分?jǐn)?shù)最好選擇在20%以?xún)?nèi),以確保磨削區(qū)具有較低的溫度。

      圖7 不同油相體積分?jǐn)?shù)對(duì)溫度和最小膜厚的影響Fig 7 Influence of different oil phase volume fraction on temperature and minimum film thickness

      5 結(jié)論

      (1)不同磨削液對(duì)磨削區(qū)流體動(dòng)壓效應(yīng)的影響比較大。2種油溶性磨削液的整體壓力較小,整體膜厚較大,基液為石蠟油的磨削液的整體壓力最小,整體膜厚最大;2種水溶性磨削液的整體壓力較大,整體膜厚較小,同時(shí)出口區(qū)出現(xiàn)了頸縮現(xiàn)象。

      (2)不同的磨削液對(duì)磨削區(qū)的潤(rùn)滑、冷卻作用不同,水溶性磨削液的潤(rùn)滑膜溫度低于油溶性磨削液,對(duì)磨削區(qū)的冷卻作用較好,可以減輕高溫對(duì)砂輪的壽命和工件表面質(zhì)量造成的影響。

      (3)綜合考慮磨削的各種因素,選用乳化液作為剛玉砂輪磨削GCr15工件的磨削液。乳化液的油相體積分?jǐn)?shù)越大,磨削區(qū)流體動(dòng)壓力和膜厚越大,對(duì)磨削區(qū)的潤(rùn)滑作用越好,但是伴隨著油相體積分?jǐn)?shù)的不斷增大,磨削區(qū)的溫度上漲也越迅速,所以油相體積分?jǐn)?shù)一般選擇在20%以?xún)?nèi)較好。

      猜你喜歡
      油相乳化液砂輪
      單機(jī)架可逆軋機(jī)乳化液斑缺陷控制措施
      山西冶金(2022年2期)2022-06-04 10:54:50
      1550酸洗-冷連軋機(jī)組乳化液系統(tǒng)降耗技術(shù)改進(jìn)
      河南冶金(2021年2期)2021-08-02 00:53:54
      乳化液系統(tǒng)真空過(guò)濾器改進(jìn)
      兩輥矯直機(jī)乳化液循環(huán)過(guò)濾改進(jìn)
      改性銨油炸藥油相加注裝置的設(shè)計(jì)
      煤礦爆破(2020年3期)2020-12-08 04:39:14
      不同加載作用下砂輪片破裂失效的有限元分析
      磨床砂輪修整器的改進(jìn)
      轉(zhuǎn)塔式砂輪架B軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
      一種對(duì)稀釋、鹽度和油相不敏感的低界面張力表面活性劑配方
      儲(chǔ)運(yùn)油泥中非油相組分對(duì)表觀黏度的影響分析
      巴林右旗| 天门市| 辽宁省| 新化县| 德惠市| 乐安县| 大兴区| 乌审旗| 静乐县| 乌拉特后旗| 德庆县| 香港 | 德兴市| 萝北县| 淮安市| 连州市| 洛扎县| 建始县| 绵竹市| 怀集县| 都安| 彭山县| 胶州市| 辽中县| 远安县| 雷波县| 平原县| 夹江县| 泗阳县| 黄陵县| 禹城市| 通州市| 香格里拉县| 遂川县| 湟源县| 兰溪市| 满城县| 周口市| 甘南县| 通山县| 海口市|