氣體靜壓軸承具有精度高、摩擦小、功耗低、壽命長等優(yōu)勢,因此被廣泛應(yīng)用于超精密切削加工和測量裝備。氣體靜壓軸承的承載力、剛度、阻尼和回轉(zhuǎn)精度等特性將顯著影響超精密切削加工質(zhì)量和超精密測量精度。相比于傳統(tǒng)的小孔節(jié)流方式,采用多孔質(zhì)材料作為節(jié)流器,可以同時提升氣體靜壓軸承的剛度、阻尼以及回轉(zhuǎn)精度。但是,由于對多孔質(zhì)材料微觀孔隙特性表征、高置信度數(shù)值模擬、回轉(zhuǎn)誤差定量求解等基礎(chǔ)理論和分析方法缺乏系統(tǒng)深入的認識,很難準確預(yù)測不同條件下多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的靜動態(tài)特性,導(dǎo)致目前多孔質(zhì)軸承的設(shè)計具有很大的盲目性,極大地限制了多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本文針對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承靜動態(tài)特性分析中的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題,開展了相關(guān)的理論分析、數(shù)值模擬與實驗測試研究。建立了多孔質(zhì)材料宏觀滲透性能和微觀孔隙特征之間的映射關(guān)系�；诜中卫碚�、可壓縮氣體守恒方程和Darcy定律,建立了多孔質(zhì)材料的滲透模型;結(jié)合圖像掃描技術(shù),采用計盒數(shù)法求解了多孔質(zhì)材料的孔隙分形維數(shù)和迂曲分形維數(shù);同時研究了圖像放大倍數(shù)和圖像像素數(shù)對分形維數(shù)計算結(jié)果的影響;設(shè)計了多孔質(zhì)材料壓力與流量測試實驗,驗證了所建立的分形滲透模型的準確性... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２超精密測量裝備??

ｍ??圖?１．２（ａ）?ＤＴＭＩ－０６５０?圖?ｉ?．２（ｂ）?Ｔａｌｙｒｏｎｄ?５９５??圖１．２超精密測量裝備??按照不同的節(jié)流方式，圓柱型氣體靜壓軸承一般分為小孔節(jié)流、狹縫節(jié)流、表面節(jié)??流和多孔質(zhì)節(jié)流四類，其中以小孔節(jié)流方式和多孔質(zhì)節(jié)流方式最為常見，分別如圖１．３??和圖１．４所示。由于設(shè)計理論簡單、制造裝配工藝成熟，早期的研究對象集中于小孔節(jié)??流形式的氣體靜壓軸承，主要研宄設(shè)計參數(shù)和工作參數(shù)對剛度和穩(wěn)定性的影響規(guī)律［３（）＿３３］。??但是隨著研宄的深入，小孔節(jié)流方式剛度和穩(wěn)定性兩者相互制約的問題開始凸顯。大量??學者采用改變小孔節(jié)流參數(shù)、修改壓力腔形狀等方法，依然不能有效解決這一難題［￣３７］。??隨著材料學科的發(fā)展，可以制備出具有成千上萬個微細小孔的多孔質(zhì)材料，使用這種多??孔質(zhì)材料作為氣體靜壓軸承的節(jié)流器

軸承同時具備承載能力高、剛度特性好、軸承結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等優(yōu)點，因此逐漸成??為研究的熱點［３８＿３９］。??灣羅??圖１．３（ａ丨小孔節(jié)流器?圖１．３（ｂ）軸承主要部件??圖１．３小孔節(jié)流方式氣體靜壓軸承??Ｑ§?４＃??．?？??圖１．４（ａ）石墨多孔質(zhì)節(jié)流器?圖１．４（ｂ）軸承主要部件??圖１．４多孔質(zhì)節(jié)流方式氣體靜壓軸承??目前，基于經(jīng)典的氣體潤滑理論、流體力學基本控制方程及邊界條件，并作一定的??修正和簡化，可以在特定條件下實現(xiàn)多孔質(zhì)氣體靜壓軸承靜動態(tài)特性的分析［４（）＿４３］。但??是，針對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的研究仍然存在以下主要問題：??（１）

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]微小型渦輪發(fā)動機圓錐氣體靜壓軸承的特性研究[J]. 王犇,王曉力,張小青,張玉言.  北京理工大學學報. 2016(03)
[4]金剛石刀具nm級表面輪廓質(zhì)量多參數(shù)集成測量方法[J]. 岳曉斌,徐敏,崔海龍,雷大江,張曉峰.  強激光與粒子束. 2015(11)
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博士論文
[1]流體靜壓支承對超精密金剛石車床動態(tài)特性影響的研究[D]. 侯國安.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]多孔質(zhì)氣懸浮特性的理論及實驗研究[D]. 鐘偉.浙江大學 2011
[3]局部多孔質(zhì)氣體靜壓軸承關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 于雪梅.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[4]超精密氣體靜壓軸系部分關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王建敏.國防科學技術(shù)大學 2007

碩士論文
[1]多孔質(zhì)氣浮軸承的理論實驗研究[D]. 吳初涵.天津大學 2012
[2]局部多孔質(zhì)靜壓氣體止推軸承的靜態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 張孝元.燕山大學 2012
[3]多孔質(zhì)氣體靜壓止推軸承關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳定柱.中國工程物理研究院 2010
[4]空氣靜壓球面軸承設(shè)計技術(shù)研究[D]. 夏歡.中國工程物理研究院 2009
[5]基于FLUENT軟件的多孔質(zhì)靜壓軸承的仿真與實驗研究[D]. 饒河清.哈爾濱工業(yè)大學 2006



本文編號：3089481