本文關(guān)鍵詞：精密離心機氣體軸承承載特性及穩(wěn)定性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：精密離心機作為慣性儀表中加速度計的專用標定設(shè)備,對主軸回轉(zhuǎn)精度要求極高。傳統(tǒng)的軸承潤滑方式無法滿足其精度要求,氣體軸承因具有摩擦小、工作精度高、工作范圍廣等優(yōu)點,在精密離心機系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但是與傳統(tǒng)軸承相比,氣體軸承存在承載能力弱、穩(wěn)定性差等缺點。因此,研究氣體軸承的承載特性及運行時的穩(wěn)定性,對保證精密離心機系統(tǒng)的標定精度具有重要意義。本文以10-6精密離心機氣體軸承為研究對象,基于數(shù)值模擬技術(shù)對其承載特性及穩(wěn)定性展開研究,主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：(1)精密離心機氣體軸承承載特性研究�；跀�(shù)值模擬技術(shù)研究了氣體軸承流場跨尺度特征、動壓效應(yīng)、可壓縮性。通過對比實驗數(shù)據(jù),分析了其對氣體軸承流場計算的影響,確定了離心機氣體軸承數(shù)值模擬技術(shù)細節(jié)。通過對稱邊界及循環(huán)對稱邊界對10-6精密離心機氣體軸承建模。從氣體軸承流場壓力波動特性入手,研究了供氣壓力、偏心量、姿態(tài)角對氣體軸承承載力與剛度的影響。(2)精密離心機軸承轉(zhuǎn)子耦合作用下回轉(zhuǎn)誤差研究。針對軸承-轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng),通過擬合方法獲得了考慮偏心和供氣壓力的氣體軸承承載非線性模型,并基于有限元方法建立了軸承-轉(zhuǎn)子耦合作用下的動力學(xué)模型,對重力、不平衡量、非線性氣膜力作用下的轉(zhuǎn)子動力學(xué)進行耦合計算。分析了轉(zhuǎn)速、供氣壓力、質(zhì)量偏心對轉(zhuǎn)子運動的影響。計算得到了不同因素作用下轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差。在小偏心擾動下,轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差很小,能很好滿足精密離心機主軸回轉(zhuǎn)精度要求。(3)精密離心機氣體軸承微幅自激振動研究。采用大渦模擬分析氣體軸承節(jié)流孔出口處的漩渦流動,發(fā)現(xiàn)在流場內(nèi)部存在多條大粘度流動帶且有明顯的低壓區(qū)。對氣體軸承微幅自激振動內(nèi)在機理進行了分析。研究了氣腔參數(shù)、形狀、供氣壓力對微幅自激振動的影響。結(jié)果表明：減小氣腔半徑及高度均能減弱承載面的壓力波動。無氣腔結(jié)構(gòu)中不存在漩渦流動,流動較穩(wěn)定,而倒圓結(jié)構(gòu)氣腔能減弱流場波動。供氣壓力對承載面壓力波動影響明顯,當(dāng)供氣壓力增加到某一臨界值時,承載面發(fā)生劇烈壓力波動。
【關(guān)鍵詞】：精密離心機 氣體軸承 承載力 軸承-轉(zhuǎn)子耦合 微幅自激振動
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題研究背景及意義10-11
• 1.3 氣體軸承概述11-12
• 1.3.1 氣體軸承的特點11
• 1.3.2 氣體軸承的分類11-12
• 1.4 氣體軸承國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4.1 氣體軸承國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4.2 氣體軸承國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 氣體軸承與計算流體動力學(xué)基本理論16-22
• 2.1 靜壓氣體軸承基本理論16-19
• 2.1.1 氣體潤滑基本方程16-18
• 2.1.2 氣體潤滑基本方程簡化18-19
• 2.2 計算流體動力學(xué)介紹19
• 2.3 利用Fluent求解氣體潤滑問題19-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 第三章 精密離心機氣體軸承承載特性研究22-43
• 3.1 氣體軸承流場特征分析及其驗證22-27
• 3.1.1 氣體軸承流場跨尺度特征22-24
• 3.1.2 氣體軸承流場的可壓縮性24-26
• 3.1.3 氣體軸承流場旋轉(zhuǎn)時的動壓效應(yīng)26-27
• 3.2 精密離心機氣體軸承流場仿真建模與參數(shù)設(shè)置27-32
• 3.2.1 精密離心機氣體軸承流場建模27-31
• 3.2.2 Fluent參數(shù)設(shè)置31-32
• 3.3 氣體軸承流場仿真計算與分析32-38
• 3.3.1 徑向軸承流場32-35
• 3.3.2 止推軸承流場35-38
• 3.4 軸承運轉(zhuǎn)時工作參數(shù)對承載特性的影響分析38-41
• 3.4.1 供氣壓力、偏心量、姿態(tài)角對徑向軸承承載特性影響38-40
• 3.4.2 供氣壓力、偏心量對止推軸承承載特性影響40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第四章 精密離心機軸承-轉(zhuǎn)子耦合作用下回轉(zhuǎn)誤差研究43-63
• 4.1 氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合概述44-47
• 4.1.1 氣體軸承-轉(zhuǎn)子耦合機理44-45
• 4.1.2 氣體軸承-轉(zhuǎn)子耦合計算方法45-47
• 4.2 基于CFD計算結(jié)果的軸承-轉(zhuǎn)子非線性承載力方程47-51
• 4.2.1 徑向軸承非線性承載力擬合方程47-49
• 4.2.2 止推軸承非線性承載力擬合方程49-51
• 4.3 氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)建模51-53
• 4.4 質(zhì)量偏心下軸承轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差分析53-61
• 4.4.1 轉(zhuǎn)速、供氣壓力、質(zhì)量偏心對穩(wěn)定周期運動過程的影響54-58
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速、供氣壓力、質(zhì)量偏心對穩(wěn)定周期運動振幅的影響58-60
• 4.4.3 轉(zhuǎn)速、供氣壓力、質(zhì)量偏心影響下轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)誤差60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 精密離心機氣體軸承微幅自激振動研究63-81
• 5.1 氣體軸承微幅自激振動概述63-64
• 5.2 精密離心機氣體軸承節(jié)流孔出口處流場分析64-73
• 5.2.1 大渦模擬數(shù)學(xué)模型64-65
• 5.2.2 仿真建模與參數(shù)設(shè)置65-66
• 5.2.3 小孔節(jié)流流場波動特性66-71
• 5.2.4 環(huán)面節(jié)流流場波動特性71-73
• 5.3 氣體軸承微幅自激振動振動誘發(fā)機理73-75
• 5.4 10-6精密離心機氣體軸承微幅自激振動影響因素分析75-80
• 5.4.1 氣腔結(jié)構(gòu)參數(shù)75-78
• 5.4.2 氣腔形狀78-79
• 5.4.3 供氣壓力79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果87

【參考文獻】

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本文編號：431258