多孔質(zhì)氣體靜壓軸承因其特殊的節(jié)流方式,比傳統(tǒng)的小孔節(jié)流軸承具有更高的承載力、剛度和較好的穩(wěn)定性,體現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。目前,對多孔質(zhì)氣體軸承靜承載力、靜剛度設(shè)計研究已基本成熟,但對其在工作條件下的動態(tài)特性的研究還比較少。因此,本文針對目前多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的動態(tài)特性還存在依賴經(jīng)驗和缺乏實驗驗證的問題,對多孔質(zhì)靜壓軸承動態(tài)特性中的動剛度和阻尼系數(shù)的變化規(guī)律進行了理論分析、數(shù)值模擬,得到相應(yīng)的軸承設(shè)計參數(shù)規(guī)則;為進一步彌補傳統(tǒng)線性定常軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型無法準確反映軸承工作下動態(tài)性能的問題,建立了非線性粘性軸承-轉(zhuǎn)子模型系統(tǒng),計算得到軸承工作條件下的振動響應(yīng)和穩(wěn)定域,為實現(xiàn)超精密、高性能的多孔質(zhì)氣體靜壓軸承提供設(shè)計依據(jù)和技術(shù)支持。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)基于多孔質(zhì)氣體靜壓軸承氣膜的穩(wěn)態(tài)潤滑計算方程,建立了軸承的動態(tài)數(shù)值模擬仿真模型。根據(jù)軸承多孔質(zhì)材料內(nèi)氣體流動的三大守恒定律,結(jié)合氣膜間隙中的流體控制方程,計算得到氣膜在法向擾動下氣膜的穩(wěn)態(tài)潤滑方程。采用動網(wǎng)格技術(shù)解決了軸承運動發(fā)生網(wǎng)格畸變的問題,自定義軸承的動態(tài)轉(zhuǎn)動和外界擾動的UDF函數(shù),并用有限體積法(FVM方法)對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的動態(tài)特性進行仿真分析。(2)研究了氣體靜壓軸承在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況條件下氣膜動剛度和阻尼的影響規(guī)律。建立多孔質(zhì)氣體靜壓軸承氣膜動態(tài)擾動模型,分析得到外界的擾動幅值、多孔質(zhì)材料滲透率、氣膜間隙和供氣壓力對氣膜動剛度及阻尼參數(shù)的影響規(guī)律;基于局部多孔質(zhì)氣體靜壓軸承具有較好的靜態(tài)性能,建立局部多孔質(zhì)氣體靜壓軸承動態(tài)仿真模型,與整體多孔質(zhì)氣體靜壓軸承對比分析氣膜的動剛度和阻尼變化,得出局部多孔質(zhì)氣體靜壓軸承具有更好的動態(tài)特性。(3)開展了氣體靜壓軸承的振動響應(yīng)特性和穩(wěn)定域分析。建立粘彈性Maxwell氣膜等效振動模型,探究了供氣壓力、軸承負載和氣膜間隙對軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)幅頻特性的影響規(guī)律;建立工作條件下的多孔質(zhì)氣體靜壓軸承軸承的動力學(xué)模型,得到軸承失穩(wěn)時的臨界轉(zhuǎn)速,與局部多孔質(zhì)氣體靜壓軸承穩(wěn)定域進行對比分析;最后搭建實驗平臺對軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了振動響應(yīng)的測試實驗,驗證了本文建立的氣膜等效振動模型的合理性和準確性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.36
【部分圖文】：

軸承內(nèi)氣膜潤滑的微元控制體在x方向力平衡可以得到：

動網(wǎng)格彈簧光順過程示意圖

動網(wǎng)格動態(tài)鋪層過程示意圖

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2813194