為了研究人字形螺旋槽止推軸承的結構參數(shù)對其靜動態(tài)性能的影響,針對軸承的特殊結構,通過坐標變換在扇形坐標系下,建立了軸承的性能計算模型。在正交坐標系下運用有限差分法對雷諾方程進行了離散和求解,得到了軸承的膜厚壓力分布;研究了槽數(shù)、槽深和螺旋角等結構參數(shù)對軸承靜動態(tài)性能的影響,綜合考慮油膜承載力和剛度等因素,確定了軸承各結構參數(shù)對應的最優(yōu)取值;通過分析人字槽軸承內部流體的流動狀態(tài),得到了槽深間隙比對基于層流和紊流兩種計算模型下所得結果的影響規(guī)律。研究結果表明:人字槽頂端為主要承載區(qū),該區(qū)域內存在壓力峰值;在加工允許范圍內,可以增加槽數(shù),在軸承間隙為0.01mm,槽深間隙比約為3、槽臺寬比為0.7～1、螺旋角為60°時,軸承可以獲得較好的潤滑性能;當槽深間隙比大于3時,軸承內部會出現(xiàn)明顯渦流,導致油膜承載力減小、溫升升高,此時基本的雷諾方程不再適用。研究成果可為國產高性能CT設備中液態(tài)金屬軸承技術提供一定的理論指導。

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【部分圖文】：

圖1人字形螺旋槽止推軸承結構示意圖

人字形螺旋槽動壓止推軸承的結構見圖1，結構參數(shù)主要包括軸承內徑r1、中線半徑rm、外徑r2。除此之外，軸承幾何參數(shù)又包括軸承間隙h1、槽深間隙比B、螺旋角β、槽臺寬比δ和槽數(shù)N等。(1）槽深間隙比B。如圖1a所示，由于本文沒有考慮表面粗糙度對軸承性能的影響，所以槽深間隙比B是軸承....

圖2螺旋槽區(qū)域坐標變換

進行壓力求解時，為了提高計算精度，需要對計算區(qū)域進行坐標轉換。在r-θ坐標系下，將軸承內側螺旋槽變換為ξ-η坐標系下的扇形區(qū)域，將軸承外側螺旋槽變換為ξ′-η′坐標系下的扇形區(qū)域，如圖2所示。對于內側螺旋槽區(qū)域，選取以下的坐標變換

圖3扇形坐標系下網格劃分

人字形螺旋槽止推軸承具有周期性分布規(guī)律。為了提高計算效率，計算時選用一個周期內的人字槽作為研究對象，即包含一個完整的人字槽和臺。以周向分布12個人字槽為例，如圖3所示。1.3.1膜厚連續(xù)處

圖4臺階處計算區(qū)域

如圖4所示，需要對區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3和區(qū)域4的臺階邊界處進行單獨處理。(1）軸承內側沿周向存在階梯（區(qū)域1）。在網格邊界節(jié)點（i,j）處取微小控制單元（Δ珋ξ，Δη），根據連續(xù)性方程，得到

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