地面模擬航天微重力實(shí)驗(yàn)是保證航天安全發(fā)展的必要作業(yè)任務(wù),對(duì)航天領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的推進(jìn)作用。模擬航天微重力實(shí)驗(yàn)是利用氣浮平臺(tái)以及機(jī)械手段將航天器浮起模擬太空失重環(huán)境,多孔質(zhì)氣體軸承擁有成千上萬(wàn)的節(jié)流孔,作為氣體軸承可以提供很高的承載能力和靜態(tài)剛度,可以作為氣浮平臺(tái)中承載航天器的最佳選擇。由于氣浮平臺(tái)精度要求高,成本高,故采用多塊小平臺(tái)拼接成氣浮平臺(tái)解決平面度的問(wèn)題,但是這樣會(huì)使得小塊平臺(tái)之間出現(xiàn)縫隙,對(duì)微重力模擬實(shí)驗(yàn)有所影響。本課題為解決這一問(wèn)題,研究了基于過(guò)縫情況的多孔質(zhì)氣浮軸承承載特性,并開展了實(shí)驗(yàn)研究。建立基于過(guò)縫情況的多孔質(zhì)氣浮軸承的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的假設(shè)條件,在多孔介質(zhì)內(nèi)部基于Darcy定律建立氣體運(yùn)動(dòng)模型,在軸承氣膜間隙中,應(yīng)用氣體連續(xù)性方程、氣體運(yùn)動(dòng)方程以及氣體狀態(tài)方程以及多孔質(zhì)軸承交界面的速度滑移理論建立了過(guò)縫情況的多孔質(zhì)氣體止推軸承氣膜間隙內(nèi)部的Reynolds方程。通過(guò)一種適應(yīng)于縫隙的網(wǎng)格劃分方法以及采用有限差分法對(duì)其進(jìn)行離散化,尋找?guī)Эp隙的軸承氣膜間隙網(wǎng)格劃分的節(jié)點(diǎn)規(guī)律并通過(guò)MATLAB編程進(jìn)行模擬仿真,得到多孔質(zhì)氣浮軸承在通過(guò)氣浮平臺(tái)的縫隙時(shí)軸承的... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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地面微重力模擬實(shí)驗(yàn)室氣浮平臺(tái)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-23-圖3-2無(wú)縫時(shí)軸承氣膜間隙壓力分布圖由圖3-2無(wú)縫隙的壓力分布圖所示，該圖反映的是氣膜的壓力分布與軸承的幾何坐標(biāo)的關(guān)系，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)表示劃分網(wǎng)格的單元，豎直坐標(biāo)反映的是壓力分布的值。從圖3-2可以看出，對(duì)于多孔質(zhì)氣體軸承來(lái)說(shuō)，平臺(tái)在沒(méi)有間隙的情況下，越到中心位置，氣膜中的壓力越大，則多孔質(zhì)氣浮軸承所承受的壓力越大，越到邊緣點(diǎn)時(shí)，氣膜中的壓力越小，多孔質(zhì)氣浮軸承所承受的壓力越校通過(guò)對(duì)軸承氣膜壓力情況進(jìn)行氣流承載面積累積求和可以得到多孔質(zhì)氣體止推軸承靜態(tài)承載力。通過(guò)不斷修改程序中氣膜間隙參數(shù)，得到多孔質(zhì)氣體止推軸承的靜態(tài)承載力的變化規(guī)律。如圖3-3所示，該圖描述了不同軸承直徑下軸承靜態(tài)承載力與氣膜間隙的關(guān)系圖。由圖可以看出，對(duì)于同一直徑的多孔質(zhì)氣體止推軸承來(lái)說(shuō)，軸承氣膜間隙的變化對(duì)其承載力的變化趨勢(shì)成反比，且軸承承載力下降的幅度越來(lái)越小，曲線呈現(xiàn)逐漸水平趨勢(shì)，這說(shuō)明軸承氣膜間隙的剛度逐漸下降。對(duì)于不同直徑的軸承來(lái)說(shuō)，由于軸承氣體承載面積不同，承載能力也有很大的變化。顯然軸承氣體承載面積越大，其承載力越大。對(duì)于多孔質(zhì)氣體止推軸承的氣膜厚度相同的情況下，半徑越大的軸承其承載曲線斜率越大，故軸承氣膜間隙剛度越大。壓力值P（N/m2）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-24-圖3-3無(wú)縫時(shí)不同半徑軸承承載力與氣膜間隙關(guān)系圖多孔質(zhì)氣體軸承在經(jīng)過(guò)平臺(tái)縫隙時(shí)，其縫隙高度對(duì)使得軸承氣膜間隙出現(xiàn)泄壓的情況。在程序中修改縫隙對(duì)應(yīng)的氣膜間隙節(jié)點(diǎn)的高度，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到在過(guò)縫情況時(shí)氣膜的壓力分布，如圖3-4所示。由圖可知，當(dāng)軸承經(jīng)過(guò)縫隙時(shí)，氣膜的壓力分布圖呈現(xiàn)一個(gè)雙峰的樣子，可以很明顯的看到，在縫隙的位置，氣膜的壓力快速的下降，氣膜間隙的氣流會(huì)有很多經(jīng)過(guò)縫隙流出外部，相當(dāng)于增加了氣體流動(dòng)的空間，這便使得氣膜壓力在平臺(tái)的縫隙處會(huì)快速的下降。圖3-4有縫隙時(shí)軸承氣膜間隙壓力分布圖hNrrrWμm壓力值P（N/m2）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]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(xué) 2007

碩士論文
[1]多孔質(zhì)靜壓氣體軸承承載性能的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 孟磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]氣體箔片止推軸承與多孔質(zhì)靜壓氣體軸承實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳聲斌.湖南大學(xué) 2016
[3]大行程超精密工作臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張曉峰.天津大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3331946