為提高動(dòng)靜壓氣體軸承的承載特性,以人字槽小孔節(jié)流動(dòng)靜壓氣體軸承為研究對(duì)象,運(yùn)用流體力學(xué)理論對(duì)氣體軸承的氣膜流場(chǎng)特性和承載特性進(jìn)行分析,研究不同轉(zhuǎn)速時(shí)人字槽小孔節(jié)流動(dòng)靜壓氣體軸承承載力的變化規(guī)律,分析不同偏心率下人字槽槽數(shù)及幾何參數(shù)對(duì)軸承承載特性的影響。結(jié)果表明:隨轉(zhuǎn)速的增加,人字槽產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)不斷增強(qiáng),軸承承載力不斷提高;偏心率的增大可以提高軸承的承載力;同一偏心率下軸承的承載力隨人字槽槽數(shù)的增多逐漸增大,當(dāng)人字槽槽數(shù)小于10時(shí),承載力增加較快,當(dāng)人字槽槽數(shù)大于10時(shí),承載力增加緩慢;隨人字槽槽深比和槽寬比的增大承載力先升高后降低,在槽深比為2.4、槽寬比為0.55時(shí)承載力達(dá)到最高值。 

【文章來(lái)源】：潤(rùn)滑與密封. 2020,45(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同轉(zhuǎn)速下氣膜流場(chǎng)壓力分布(ε=0.5)

改變軸承偏心率和轉(zhuǎn)速,得到不同偏心率下轉(zhuǎn)速對(duì)軸承承載力的影響曲線(xiàn)如圖4所示�？芍�,在相同轉(zhuǎn)速下軸承的承載力隨軸承偏心率的增大而升高。這是因?yàn)檩S承偏心量增大,軸承在偏心方向產(chǎn)生的楔形氣膜厚度變小,因厚度產(chǎn)生的氣流減速較多,壓力提升較大,氣膜厚度的減小使得人字槽對(duì)氣體流動(dòng)的影響變大,從而增強(qiáng)了人字槽內(nèi)的動(dòng)壓效應(yīng),提高了承載氣膜的壓力差值,從而使軸承的承載能力得到提升。由圖4還可以得出,在相同偏心率下軸承承載力隨軸承轉(zhuǎn)速增大而升高。這是由于轉(zhuǎn)速?gòu)?0 000 r/min提升到40 000 r/min時(shí),動(dòng)靜壓氣體軸承主要承載方式為靜壓承載;轉(zhuǎn)速?gòu)?0 000 r/min提升到140 000 r/min時(shí),由于轉(zhuǎn)速的提高增大了氣體流動(dòng)時(shí)氣膜截面的變化率,使氣膜內(nèi)的動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng),增大了軸承偏心方向的壓力差值,從而使軸承承載能力快速提升,此時(shí)動(dòng)靜壓氣體軸承主要承載方式為動(dòng)壓承載。研究表明,轉(zhuǎn)速越高軸承的承載力越大,但增加轉(zhuǎn)速不僅會(huì)增加功耗,同時(shí)也會(huì)使工作系統(tǒng)不穩(wěn)定[13]。所以軸承在高速工作時(shí),在滿(mǎn)足承載力需要的同時(shí)應(yīng)選擇最小轉(zhuǎn)速。文中將以轉(zhuǎn)速80 000 r/min為例研究動(dòng)靜壓氣體軸承的承載特性。

為研究人字槽槽數(shù)對(duì)動(dòng)靜壓氣體軸承承載力的影響規(guī)律,分別在偏心率為0.3、0.5、0.8的條件下建立不同槽數(shù)的動(dòng)靜壓氣體軸承數(shù)值模型并進(jìn)行模擬仿真,得到80 000 r/min轉(zhuǎn)速下的承載力變化曲線(xiàn)如圖5所示。由圖5得出,在不同偏心率下軸承承載力均隨槽數(shù)的增多逐漸升高,且以N=10為分界點(diǎn)升速先高后低,這是由于當(dāng)偏心率和轉(zhuǎn)速一定,槽數(shù)小于10時(shí),槽數(shù)的增多加大了氣膜沿周向的變化速率,從而提高了氣體流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的阻力,使得動(dòng)壓效應(yīng)不斷增強(qiáng),故承載力變高;當(dāng)槽數(shù)增加到一定值后,人字槽旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的氣體流量較大,使氣體流層產(chǎn)生的速度差值變小,從而動(dòng)壓效應(yīng)提升變慢,承載力變化較緩。因此,在人字槽小孔節(jié)流動(dòng)靜壓氣體軸承的設(shè)計(jì)加工中,過(guò)多地增加人字槽槽數(shù)并不能高效率地提高軸承的承載性能。由圖5還可看出,槽數(shù)相同時(shí)軸承的承載力隨偏心率的增大而提高,這同樣是源于偏心使得動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3046687