【摘要】：氣體軸承由于具有良好的性能優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于高速精密機(jī)械、醫(yī)療器械及電子工業(yè)等行業(yè)。本文針對(duì)氣體軸承主要進(jìn)行了兩方面的研究:以固定瓦-可傾瓦組合氣體軸承為研究對(duì)象,分析凹坑織構(gòu)對(duì)其潤(rùn)滑性能的影響;另一方面基于壓電作動(dòng)器研究了主動(dòng)徑向潤(rùn)滑氣體軸承的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。具體內(nèi)容如下:1、基于具有球形凹坑織構(gòu)的固定瓦-可傾瓦組合氣體軸承動(dòng)壓潤(rùn)滑模型,運(yùn)用有限差分法求解氣體潤(rùn)滑Reynolds方程,利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及組裝技術(shù)獲得組合氣體軸承的非線性氣膜力及承載力和摩擦力,分析了不同織構(gòu)條件下,球形凹坑織構(gòu)的分布位置和幾何參數(shù)對(duì)組合氣體軸承潤(rùn)滑性能的影響。2、以組合氣體軸承的承載力最大和摩擦力最小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),基于球形凹坑織構(gòu)最大深度、單元面積率、周向織構(gòu)率等優(yōu)化變量的可取范圍,運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,獲得了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的織構(gòu)優(yōu)化參數(shù);同時(shí)將局部織構(gòu)和全織構(gòu)條件下組合氣體軸承的潤(rùn)滑性能進(jìn)行比較。3、基于圓柱型氣體軸承支承的對(duì)稱Jeffcott轉(zhuǎn)子模型,運(yùn)用直接積分法求解了軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,并結(jié)合有限差分法求解Reynolds方程得到非線性氣膜力,通過(guò)軸心軌跡圖、Poincare映射圖和時(shí)間歷程圖分析了不同轉(zhuǎn)速下軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng):選擇了合適的壓電作動(dòng)器,建立其線性模型并得到輸入電壓與輸出位移的線性關(guān)系。4、建立了基于壓電作動(dòng)器和PD控制器的主動(dòng)徑向潤(rùn)滑氣體軸承模型,推導(dǎo)出主動(dòng)氣體潤(rùn)滑Reynolds方程,運(yùn)用有限差分法求解得到主動(dòng)徑向潤(rùn)滑氣體軸承的氣膜壓力分布,基于Runge-Kutta法分析了該主動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),并與未加主動(dòng)控制時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了對(duì)比。上述研究為固定瓦-可傾瓦組合氣體軸承的表面織構(gòu)設(shè)計(jì)及提高氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

西安理工大學(xué)碩有效緩解由磨粒發(fā)生犁溝現(xiàn)象導(dǎo)致的高摩擦磨分布，使得其實(shí)際接觸面積減小，降低了粘著人們最早是在研究機(jī)械密封件時(shí)開始重視表面目前表面織構(gòu)技術(shù)在流體潤(rùn)滑機(jī)械零部件，如封件等中均有應(yīng)用[18-22]。研究表面織構(gòu)對(duì)固定對(duì)擴(kuò)大氣體軸承應(yīng)用領(lǐng)域和提高軸承綜合潤(rùn)滑且有益于節(jié)約能源。

圖 2-9 無(wú)量綱承載力隨整體織構(gòu)率的變化Fig. 2-9 Dimensionless load-carrying capacityversus overall texture ratios圖 2-10 無(wú)量綱摩擦力隨整體織構(gòu)率的變化Fig. 2-10 Dimensionless friction versusoverall texture ratios當(dāng)軸承偏心率為 0.4，偏位角為 30°，凹坑織構(gòu)區(qū)域起始角度為 30°，整體織構(gòu)率為0.3，織構(gòu)區(qū)域角度為 24°，軸向織構(gòu)數(shù)為 25，，周向織構(gòu)數(shù)為 20 時(shí)，圖 2-11 給出了不同單元面積率時(shí)，軸承的承載力與凹坑最大深度的關(guān)系曲線。從圖 2-11 可以看出：隨凹坑織構(gòu)最大深度的增加，軸承的承載力先增大后減小；當(dāng)凹坑最大深度小于 50μm 時(shí)，凹坑面積率較大，則對(duì)應(yīng)的軸承承載力較大；當(dāng)凹坑最大深度大于 50μm 時(shí)，凹坑面積率越大，所對(duì)應(yīng)的軸承承載力越小。圖 2-12 給出了不同單元面積率時(shí)，軸承的摩擦力關(guān)于凹坑最大深度的關(guān)系曲線。從圖 2-12 可以看出，隨著凹坑最大深度的增加，軸承摩擦力都呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)；任意給定凹坑最大深度時(shí)，凹坑單元面積率越大，軸承摩擦力越小且減小速率更快。0.05500.0555W15.215.4F
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639091