空气静压立式主轴静态性能分析

介绍空气静压主轴静态性能仿真分析原理,构建静态性能的测试平台,测量立式空气静压径推联合轴承的静态性能,并分析测量过程中的误差影响。实验结果与数值仿真结果基本一致,表明数值仿真的计算结果比较理想而且稳定,证明将该方法应用在空气静压主轴静态性能预测的可行性。     

一种超精密空气静压车床主轴的设计

空气静压主轴是超精密加工机床的重要功能部件。中物院机械制造工艺研究所研发了一种“圆柱与平面止推型”空气静压车床主轴,整体布局采用“T”型结构,两个圆柱径向轴承和一个平面止推轴承集成一体,结构紧凑、便于批量加工与装配。该主轴回转精度高、刚度较大,切削黄铜(H62)零件圆度可优于0.1 μm,表面粗糙度可优于0.03 μm,具有较好的工程应用前景。     

空气静压导轨静态性能的解析计算及分析

空气静压导轨是空气静压止推轴承的一种，在直线气浮导轨中被广泛采用。本文利用线性气源假设，将气膜中气体的二维流动化为一维流动，使雷诺方程得到简单的解析解，推导出空气静压导轨的解析计算公式，并利用该计算公式分析导轨参数对其静态性能的影响，从而为空气静压导轨找到了一种快捷方便的设计方法。     

空气静压径向轴承静态性能的数值计算

本文应用工程设计法，有限元法，有限差分法及多重网格法对空气静压径向轴承的表态性能进行了计算，同时也得到了轴承承载能力，刚度及质量流量随偏心率变化的规律。最后进行了试验，试验结果和理论计算结果趋向一致。     

小型空气静压涡轮主轴的研制及性能测试

小型高速空气静压主轴在国内外广泛应用于小型零件与微小非球面的精密磨削和抛光加工,针对该目的设计了一种空气主轴,根据技术要求确定主轴采用空气静压轴承作为支撑,涡轮驱动旋转。通过工程算法得出主轴主要结构参数及性能估算;采用数值模拟软件Fluent进一步分析了主轴各结构参数对其承载性能和气体耗量的影响,并对其进行结构修改和参数优化;使用动平衡机对主轴转子进行动平衡校正,使不平衡量降低至左G0.015,右0.04;最后对主轴转速、径向及轴向跳动、刚度等进行测试,得出主轴主要技术参数。     

精密离心机静压气体轴承主轴系统的稳定性分析

惯性导航用精密离心机静压气体轴承主轴系统的运动稳定性是保障其标定加速度计精度的重要前提，直接关系到整个机组的安全性与可靠性。将静压气体轴承等效为弹性支承，使轴承的刚度以显函数出现，对主轴的稳定性进行了分析，确定了轴系运动的稳定性条件。通过数值仿真，得到了稳定性区域。分析了转速、支承刚度和转动惯量对轴系运动稳定性的影响，为提高精密离心机的性能提供了一定的依据。     

超精密空气静压主轴径向回转误差的测试研究

对超精密空气静压主轴回转误差测试过程中偏心的影响和作用原理进行了深入分析,指出了消除偏心时的一些误区,并提出了合适的偏心消除方法,设计了偏心调整装置,可使偏心调整到1 μm以下;采用两点法对圆度误差和回转误差进行分离,并用该方法直接测量圆度仪主轴的回转误差,得到了很好的效果,验证了测量原理.     

空气静压轴承径向回转精度的分析

空气静压轴承靠对压缩空气的节流而产生承载能力,文献给出了径向轴承的表压比、狭缝因子和轴承间隙的关系式式中K_g——表压比,K_g=P_d-P_a/P_0-P_a;P_d 为气腔(轴承间隙组成)压力;P_0为气源压力;P_a 为环境压力;G——狭缝因子,G_0为设计值;h——轴承的单边间隙,h_0为设计值。例如:对一个设计参数为h_0=12     

高刚度卧式空气静压主轴优化设计

采用数值方法对高刚度卧式空气静压主轴进行优化设计,并通过实验进行验证。通过数学变换,将气体润滑Reynolds方程的一般形式变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,再以MATLAB软件中的PDE工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现空气静压主轴的静态性能计算。分析结构参数对主轴性能的影响,得到最优的主轴结构参数;通过实验测试了优化后主轴的轴向和径向刚度,实验结果验证仿真方法的准确性。     

应用Marc分析气体静压轴承静态性能

依据气体润滑理论,建立了环面节流气体静压轴承数学模型。利用通用有限元软件Marc中的滑动轴承模块,结合气体静压润滑问题的有限元理论分析方法,对该模块进行二次开发,求得气体静压轴承的静态特性,并通过实验加以验证。     

空气静压轴系支承的数值分析

采用有限差分技术,对精密轴系中的径向和轴向空气静压轴承进行了数值分析。主要针对有多个供气孔的径向轴承的复杂流场,沿周向展开承载曲面以雷诺方程为气体润滑的控制方程。同时根据质量守恒原理,制定出每个供气孔出口压力边界条件逐轮修正的迭代路线,计算出不同偏心率和供气压力下的压力分布、承载能力及流量。该技术成功地用于轴系支承精确设计并制造出精密模块化主轴轴系。     

高速多支承气体静压轴承电主轴的承载特性研究

基于单元气体静压轴承的承载性能，简化多支承气体静压电主轴的支承和主轴结构，建立了有限元分析模型，借助ANSYS软件分析轴系的各种结构方案，并进行承载特性分析对比。研究分析多支承结构的承载机理，总结出提高气体静压电主轴承载特性的措施。分析了不同主轴结构和轴承布置对电主轴承载特性的影响，优选出了的多支承静压轴承电主轴结构。     

气体静压止推轴承静态性能的数值仿真与实验研究

应用Fluent软件对小孔节流气体静压止推轴承进行了三维流场的模拟计算,分析了节流孔孔径、节流器工作面积、气源供气压力等因素对气体静压轴承性能的影响。结果表明:止推轴承的承载能力随着节流孔直径的增大而增大,在气膜间隙较小时,刚度随着节流孔孔径增大而减小,在气膜间隙较大时,刚度随着节流孔孔径的增大而增大;在保证加工精度的前提下,增大节流器工作面尺寸,以及在保证气源供气连续的前提下,增大气腔供气压力,都可以显著地改善止推轴承的静态性能。在自行研制的实验平台上进行气体静压实验,实验结果与数值模拟计算结果具有较好一致性,证明了将该数值计算方法的可行性。     

大功率空气静压轴承电主轴

介绍自行研究设计的空气静压轴承高频电主轴设计上的特点：一是空气轴承采用“全支承”结构,显著地提高轴承的承载能力和刚度;二是较国内同类型产品其变频电机的输出功率显著增大,可适应高效磨削的要求。     

气体静压轴颈轴承的静特性分析及其实验研究

针对雷诺方程求解困难的问题,应用Matlab PDE工具箱提出了一种比较方便的数值求解思想,对气体静压轴颈轴承的静态性能进行了研究,将其计算结果与其它分析方法的计算结果进行了比较,并通过实验验证,表明该方法的计算结果十分理想而且非常稳定,证明将该方法应用在流体润滑领域的可行性。     

环形多孔气体静压止推轴承静态性能研究

为提升气体静压止推轴承的静态性能,设计一种新型环形多孔气体静压止推轴承。依据气体润滑原理、采用有限体积法对环形多孔气体静压止推轴承的三维物理模型进行数值模拟,研究节流器上节流孔数量、直径、分布方式和供气压力对气体静压止推轴承静态性能的影响。结果表明：节流孔数量对环形气体静压止推轴承的承载力影响显著,但孔数增加到一定程度后承载力增速放缓;节流孔直径对承载刚度影响较大,随着节流孔直径逐渐减小最佳刚度逐渐增大;节流孔排布方式和供气压力对气体静压止推轴承的静态性能均有明显影响。     

静压气体轴承主轴系统回转误差的控制与补偿

为了提高主轴系统的回转精度,以数控机床静压气体轴承的主轴系统为研究对象,设计以静压气体轴承为主承载元件、主动磁轴承为辅助元件的主轴系统结构。对主轴回转误差的分离进行建模分析,利用主动磁轴承的可控性设计回转误差的控制和补偿方法,并用MATLAB仿真分析该方法对回转误差的补偿结果。结果表明,该主轴系统利用主动磁轴承(AMB)的可控性和静压气体轴承较高的回转精度,由磁轴承作为误差补偿机构,提高了主轴系统的回转精度。     

可变节流高度气浮支承结构设计及静态性能分析

为研究节流高度的变化对气浮支承性能的影响,设计一种可变节流高度的气浮支承。建立气浮支承CFD模型,分析节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力的变化对气浮支承静态性能的影响。研究结果表明:气浮支承的承载能力随节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力增大而增大;节流高度、均压腔深度、供气压力的增大能提高气浮支承刚度,而节流口直径的增大会导致刚度的降低;气浮支承的体积流量随节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力增大而增大。     

基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究

为了提高小孔节流空气静压轴承的静动态性能,基于流体力学和固体力学的基本控制方程,建立小孔节流空气静压轴承双向流固耦合数值模拟模型;采用静态数值模拟方法获取了设计参数对承载力和刚度的影响规律,进一步对微气膜间隙内三维流场特性进行了分析,有效降低了微气膜间隙内气体冗余现象对空气静压轴承动态稳定性的影响,并在数值计算的基础上对空气静压轴承结构和工作参数进行优化设计;在气体静压试验平台上对自行研制的空气静压轴承进行静动态特性测试。试验结果表明:所提出的数值模拟方法具有很好的预测效果;所采用的优化设计方法能够显著提升空气静压主轴的静动态特性。