靜壓氣體軸承由于其精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在超精密機(jī)床、精密測(cè)量?jī)x等超精密設(shè)備中獲得了廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)氣體靜壓主軸主要采用小孔節(jié)流形式,通過(guò)在軸承工作面安裝小孔節(jié)流器產(chǎn)生節(jié)流作用,但該類軸承存在承載力小和剛度低的弊端。為進(jìn)一步改善軸承性能,綜合比較各種節(jié)流方式軸承性能的優(yōu)缺點(diǎn),本文針對(duì)采用小孔節(jié)流和表面節(jié)流相結(jié)合的復(fù)合節(jié)流形式的止推軸承進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)性能的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。本文所研究的復(fù)合節(jié)流止推軸承是在小孔節(jié)流止推軸承的基礎(chǔ)上結(jié)合了表面節(jié)流的徑向槽和周向槽結(jié)構(gòu)。首先在穩(wěn)態(tài)下建立了軸承的解析模型,軸承完成有槽區(qū)和無(wú)槽區(qū)的合理劃分,根據(jù)質(zhì)量流量守恒原則計(jì)算等效氣膜厚度,進(jìn)而推導(dǎo)出軸承承載力和剛度工程算法計(jì)算公式并利用MATLAB編寫(xiě)相關(guān)求解程序,初步研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)軸承靜特性的影響規(guī)律。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)所研究軸承進(jìn)行仿真分析,對(duì)工程算法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。并進(jìn)一步獲得軸承的壓力分布情況,基于此,對(duì)節(jié)流槽長(zhǎng)、槽寬和槽深等軸承參數(shù)對(duì)軸承靜特性的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)分析。在軸承的動(dòng)特性方面,探究了軸承工作時(shí)的微振來(lái)源。在靜態(tài)特性仿真結(jié)果基礎(chǔ)上,利用CFD-POST后處理軟件觀察到軸承壓力氣膜中的氣旋現(xiàn)象。并進(jìn)一步研究了軸承節(jié)流孔直徑、節(jié)流孔個(gè)數(shù)、氣膜厚度和分布圓半徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣旋強(qiáng)度的影響規(guī)律,并對(duì)復(fù)合節(jié)流和小孔節(jié)流軸承的渦量強(qiáng)度進(jìn)行了比較分析。設(shè)計(jì)、加工了復(fù)合節(jié)流止推軸承和相同尺寸的小孔節(jié)流止推軸承,開(kāi)展了軸承靜、動(dòng)態(tài)特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果一方面驗(yàn)證了所建立的復(fù)合節(jié)流軸承工程計(jì)算解析模型以及數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性,另一方面對(duì)復(fù)合節(jié)流軸承與小孔節(jié)流的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了定量對(duì)比。本文研究表明復(fù)合節(jié)流形式相對(duì)傳統(tǒng)的小孔節(jié)流形式具有更佳的承載力和剛度,但復(fù)合節(jié)流形式的渦量顯著增大,造成其微振動(dòng)加劇。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.36
【部分圖文】：

空氣靜壓軸承采用空氣將軸頸與軸承襯套隔開(kāi)，相比油膜潤(rùn)滑低、摩擦阻力小使得主軸幾乎無(wú)溫升，具有精度高、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、抗、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。采用氣體靜壓軸承的主軸如圖 1-2 所示[5]。但氣于其潤(rùn)滑劑為空氣，空氣的可壓縮性導(dǎo)致軸承的剛度較低、承載力較小，微振動(dòng)現(xiàn)象。這些缺點(diǎn)成為空氣靜壓軸承進(jìn)一步應(yīng)用的主要限制因素。

空氣靜壓軸承采用空氣將軸頸與軸承襯套隔開(kāi)，相比油膜潤(rùn)滑低、摩擦阻力小使得主軸幾乎無(wú)溫升，具有精度高、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、抗、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。采用氣體靜壓軸承的主軸如圖 1-2 所示[5]。但氣于其潤(rùn)滑劑為空氣，空氣的可壓縮性導(dǎo)致軸承的剛度較低、承載力較小，微振動(dòng)現(xiàn)象。這些缺點(diǎn)成為空氣靜壓軸承進(jìn)一步應(yīng)用的主要限制因素。

用樣條函數(shù)對(duì)螺旋槽幾何形狀參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，如圖 1-5，最大化，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。Yoshimura[35]等人研節(jié)流的止推軸承的表面納米波動(dòng)現(xiàn)象，通過(guò)改變軸承的軸承量納米波動(dòng)的量，發(fā)現(xiàn)軸承出口的雷諾數(shù)對(duì)空氣靜壓軸承的
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本文編號(hào)：2860554