空气静压电主轴径向止推联合轴承承载特性

针对高速电主轴转子与径向止推联合气体轴承之间流场结构,建立径向止推联合气体轴承气膜三维仿真模型,并运用CFD方法对模型进行了数值求解,将径向止推联合气体轴承与单独径向气体轴承的仿真结果进行对比分析,研究两者的径向承载特性。结果表明,径向止推联合气体轴承的径向承载力和径向刚度,在静态条件下要比单独径向轴承低,只有在高转速和大偏心率的情况下,才接近甚至超过单独径向气体轴承。在理论与仿真分析结果的基础上,测试电主轴的径向承载力并与仿真结果进行对比分析,结果表明实验曲线与仿真曲线符合较好,验证了仿真方法及结果的正确性。     

微孔节流器静压气体止推轴承性能分析*

传统固有孔节流静压气体止推轴承研究的理论基础均建立在节流孔直径远大于气膜间隙的前提下,为了探究与气膜间隙同一数量级的微孔节流器静压气体止推轴承的静态性能,建立微孔节流静压气体止推轴承模型,通过CFD软件进行三维仿真,分析不同气膜间隙、孔径、供气压力对轴承静态特性的影响,并与环面节流器静压气体止推轴承进行对比。结果表明:无论是微孔节流器还是环面节流器,在节流孔出口处均有压降出现,但微孔节流器相对于环面节流器在节流孔出口边缘处速度和压力变化较为平缓;随着气膜间隙的增大轴承承载力减小,随着微孔节流器孔径减小轴承刚度增大,相同孔径下供气压力越大轴承承载力和刚度越大。     

狭缝节流径向气体静压轴承的结构设计研究

针对狭缝节流径向气体静压轴承,利用基于有限体积法的Fluent软件进行流场三维建模仿真,研究分析了狭缝的宽度、深度、位置、形状及轴承长径比等因素对轴承静态特性的影响,得到以下结论:当狭缝宽度z=3~4μm、狭缝深度H=15~17 mm、狭缝距端面L2=10~15 mm时,轴承具有最佳静态特性;轴承长径比在0.8~1.5区间,随轴承长径比的增大,轴承静态特性逐渐改善;与连续狭缝相比,非连续狭缝轴承具有较好的静态特性。     

微孔阵列式节流器的结构参数对空气轴承稳定性的影响

在ANSYS中运用APDL语言参数化编程,建立空气静压轴承的三维流场模型;在Workbench环境下将模型导入到FLUENT中,分析微孔阵列式节流器微孔个数、节流器微孔直径以及压力腔的直径和深度对空气静压轴承稳定性的影响。结果表明:采用微孔阵列节流器可以显著减小微振动;随着节流微孔的直径和压力腔直径的减小及压力腔深度的增加,微振动均减小,空气轴承的稳定性提高。     

基于匀压和阻尼的空气静压轴承静态特性研究*

针对常规空气静压轴承设计时存在的承载能力、刚度与气动锤之间的矛盾,提出一种基于虚拟均压和被动阻尼设计方法。采用该方法设计一种含环布均压槽和阵列阻尼孔的矩形平面空气静压止推轴承,并研究其静态特性。研究结果表明：与常规空气静压轴承结构相比,设计的空气静压止推轴承在供气压力0.5 MPa下的最高承载力提高了43.4%,最高刚度提高了51.3%;减小阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳刚度特性;增加阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳静态特性和动态稳定特性的综合性能。     

空气静压轴承主动控制技术的研究

本文根据空气静压轴承在应用中的不足之处,利用计算机控制的测试系统测量出轴承的径向和轴向误差,并引进主动控制技术修正轴承的这几类误差,提高其刚度,并相应其旋转精度,为空气静压轴承在生产中推广使用作了技术上的探讨.     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。     

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     

新型空气静压轴承

随着科学技术的发展,轴承的种类也越来越多,如各种液体润滑轴承、液体静压轴承、固体润滑(如石墨、二硫化钼)轴承、磁力轴承以及空气或其它气体润滑轴承。现介绍空气静压轴承。空气轴承就是利用气体的粘性提高间隙中气体的压力,从而将物体悬浮起来的轴承。空气轴承分动压型、静压型和压膜型三种。动压型空气轴承的两个面相对移动,且间隙呈楔状,沿移动方向间隙逐渐变小,由于相对移动,气体因其粘性作用,被拖带压入楔形间隙中从而产生压     

非均匀供气静压气体径向轴承的静特性分析

非均匀供气可以实现静压气体轴承的刚度调节,增强轴承的承载能力。为了探究非均匀供气条件对静压气体轴承内压力分布和静态特性的影响,以双排供气径向气体轴承为研究对象,采用数值计算对不同供气方式(变压供气孔位置、区域范围)和供气压力下轴承的静态特性进行了研究。数值计算结果表明:变压供气孔的位置对轴承的静特性有较大影响;当在主要承载区内增大供气压力时,可显著增强轴承的动静压效应;增加压力可变的区域范围有助于提升轴承承载力,但耗气量也相应有所增加;增加承载侧供气压力和减小非承载侧供气压力都可以有效提升轴承承载力,后者还可以减小气体总流量;承载侧与非承载侧的供气压差越大,越有利于轴承承载力的提升。     

具有均压槽的孔式供气空气静压轴承设计

建立了具有均压槽的孔式供气空气静压轴承模型,提出了一种均压槽边界处理方法.以该方法理论计算结果为指导,设计了一套小型的具有均压槽的孔式供气空气静压轴承.对该轴承进行的性能测试表明:径向跳动小于0.1 μm,径向刚度约为20～30 N/μm.     

向心透平发电膨胀机静压气体轴承设计与承载特性分析

为提升有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统向心透平发电膨胀机静压气体轴承的承载力与刚度,采用表压比法设计了以R245fa为润滑工质的静压气体轴承,分析转子偏心率、供气孔尺寸、进气压力对静压气体轴承承载力与刚度的影响。实验结果表明：在相同供气压力下,轴承承载力与刚度随着转速的增大而增大;在相同转速下,0.7 MPa供气压力相对于其他气体供气压力轴承的承载力与刚度略高;静压气体轴承的偏心率越大承载力越大;相同供气孔直径下,静压气体轴承的承载力与刚度随着转速的升高而升高;随供气孔直径增大,静压气体轴承的承载力和刚度也随之增大。     

小孔节流结构对径向静压空气轴承承载力的影响

建立小孔节流径向静压空气轴承的计算模型,利用ANSYS CFX软件数值模拟方法计算轴承承载力,并通过实验验证数值计算的准确性;分析节流孔径、节流气腔直径和气腔深度对轴承承载力的影响规律。结果表明：利用CFX计算小孔节流径向静压空气轴承承载力的方法是可行的,可以有效地分析气体在小孔节流结构内的复杂流动;小孔节流结构参数对轴承承载力影响较大,随节流孔径增加,承载力先增大后减小,随节流气腔直径和气腔深度增加,轴承承载力均先增大后基本保持稳定。     

单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性研究

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论:1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。     

进口效应对小孔节流静压空气轴承静特性的影响

小孔节流空气静压轴承中,由于进口效应现象的存在导致轴承气膜内实际压力分布不再符合传统的层流假设。以气体润滑理论为基础,建立完整描述轴承气膜的数学模型,寻找导致小孔节流空气静压止推轴承中进口效应的形成原因,分析供气孔处气腔直径和气腔深度不同对轴承表面压力分布和轴承静载荷能力的影响规律,通过数值计算和试验对比对理论分析的结果给予验证。     

气体静压轴系径向回转误差均化机理的研究

为分析气体静压轴系的误差均化机理 ,将气体静压轴系径向节流孔所在截面简化为平面汇交力系 ,与边界约束条件一起构成误差方程 ,并据此求解了典型条件下的误差均化系数 ,为进一步建立精确的数学模型和仿真分析提供了必要基础。     

基于FLUENT的径向静压气体轴承的静态特性研究

以径向静压气体轴承为研究对象,研究动压效应及偏心率对轴承静态特性的影响,采用三维建模,结构化和非结构化网格相结合,运用有限体积法对三维稳态可压缩N-S方程进行求解.结果表明:承载能力随着偏心率的增大而增大;大偏心率高转速时,动压效应对承载能力的影响不可以忽略;大偏心率时,随着转速增加,沿旋转方向,最小气膜间隙处的压力分布不断增大;当转子静止时,刚度随偏心率的增大而先增大后减小;高转速时,刚度随偏心率增加而增加;计算结果与试验结果的对比表明该计算方法能够有效进行径向静压气体轴承流场特性分析.     

放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明：采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。     

空气静压径向轴承动压效应对其承载能力的影响

建立空气静压径向轴承的理论模型,利用有限体积法分析软件,仿真分析了轴承处于旋转状态时,平均间隙和供气压力对轴承承载力和耗气量等特性参数的影响。结果表明:随着轴承转速的增加,空气静压径向轴承产生明显的动压效应;轴承的平均间隙越小,动压效应对轴承承载力的提高作用越明显;供气压力越大,纯静压润滑在动静压混合润滑中所占的比例越大,动压效应所占的比例越小。     

小孔节流静压止推轴承超音速现象分析

小孔节流空气静压轴承固定气膜厚度时提高供气压力,在某些情况下节流孔的周围会发生压力突降的现象,这时可能会在节流孔附近因激波的出现而产生超音速区.本文针对这种现象,结合FLUENT软件进行分析,指出此时气膜内的压力分布,速度分布和马赫数分布,并对其分布位置进行比较和分析.从熵增角度证明小激波的存在性并且确定其出现位置.为完善静压气体轴承边界层理论提供一定的依据.