發(fā)布時(shí)間：2017-09-17 11:03

  本文關(guān)鍵詞：波箔型氣體動(dòng)壓軸承特性數(shù)值研究

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【摘要】：波箔型氣體動(dòng)壓軸承具有極限轉(zhuǎn)速高、承載能力強(qiáng)和自適應(yīng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于航空航天高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。波箔型氣體動(dòng)壓軸承的特性規(guī)律是其工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，國內(nèi)外對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)及結(jié)構(gòu)參數(shù)變化下的軸承特性影響規(guī)律研究已較為深入。隨著波箔型氣體動(dòng)壓軸承應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展、箔片材料及加工工藝的迅速發(fā)展、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大幅提高，潤滑氣體特性、箔片力學(xué)特性以及微流動(dòng)效應(yīng)對(duì)軸承特性的影響程度更加突出，，本文針對(duì)以上問題開展研究工作。 首先，以Hydresil型波箔氣體動(dòng)壓軸承為研究對(duì)象，建立了雷諾潤滑方程和兼顧波箔變形的氣膜厚度方程，運(yùn)用有限差分法對(duì)兩方程耦合迭代求解。在氣體物性隨類型和溫度變化范圍內(nèi)，對(duì)潤滑氣體動(dòng)力粘度（4.21×10-6-4.46×10-5Pa s）、軸承波箔片材料彈性模量（70-340GPa）和泊松比（0.15-0.45）等氣固特性參數(shù)對(duì)軸承氣膜厚度分布、壓力分布以及承載能力的影響規(guī)律進(jìn)行數(shù)值研究，結(jié)果表明，粘度升高，軸承承載能力提高50%-75%；彈性模量、泊松比增大，軸承的承載能力分別提高5%-10%、30%-40%。 其次，在兩方程的軸承模型基礎(chǔ)上，采用小擾動(dòng)法推演擾動(dòng)方程，利用有限差分法求解擾動(dòng)方程獲得動(dòng)特性參數(shù)。在上述氣固特性參數(shù)變化下對(duì)軸承動(dòng)特性變化規(guī)律進(jìn)行數(shù)值研究。發(fā)現(xiàn)隨氣體動(dòng)力粘度升高，動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)增大約10%-50%，動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)增大約25%-60%；隨軸承箔片材料彈性模量的增大，動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)增大約30%-50%，動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)在y方向上逐漸增大，增大約10%，在x方向上逐漸減小，減小約10%。 然后，運(yùn)用ANSYS Workbench雙向流固耦合仿真分析方法，并利用滑移速度模型描述微尺度流動(dòng)下的邊界滑移效應(yīng)。對(duì)比分析了相同滑移邊界下波箔型氣體動(dòng)壓軸承與剛性軸承氣膜壓力和氣膜厚度等靜特性差異，結(jié)果表明滑移邊界條件對(duì)剛性軸承影響更大。然后研究了軸頸表面與箔片表面不同滑移性質(zhì)對(duì)軸承特性的影響，結(jié)果表明軸頸表面無滑移、箔片表面有滑移時(shí)軸承承載能力最強(qiáng)，反之最弱。進(jìn)而分析了滑移邊界條件下，波箔型氣體動(dòng)壓軸承性能隨潤滑氣體粘度，偏心率，半徑間隙，轉(zhuǎn)速等參數(shù)變化的規(guī)律。 本文的研究結(jié)果可為氣體動(dòng)壓軸承工程設(shè)計(jì)提供有益的參考。
【關(guān)鍵詞】：氣體動(dòng)壓軸承 氣體動(dòng)力粘度 彈性模量 泊松比 滑移邊界
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH133.37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承的發(fā)展14-16
• 1.2.1 第一代彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承14-15
• 1.2.2 第二代彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承15
• 1.2.3 第三代彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承15-16
• 1.2.4 第四代彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性研究進(jìn)展17-18
• 1.3.2 波箔型氣體動(dòng)壓軸承動(dòng)特性研究進(jìn)展18-19
• 1.3.3 微流動(dòng)研究進(jìn)展19-21
• 1.4 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 氣體動(dòng)壓軸承特性分析的理論基礎(chǔ)23-30
• 2.1 可壓縮流體的動(dòng)力潤滑理論23-26
• 2.1.1 流體流動(dòng)控制的基本方程23-24
• 2.1.2 潤滑氣體基本性質(zhì)24-25
• 2.1.3 動(dòng)壓潤滑的基本原理25-26
• 2.2 波箔型氣體動(dòng)壓軸承氣膜方程的建立26-29
• 2.2.1 物理模型26-27
• 2.2.2 氣膜壓力方程的推導(dǎo)27-28
• 2.2.3 氣膜厚度方程的建立28-29
• 2.3 小結(jié)29-30
• 第三章 氣固特性對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性影響分析30-37
• 3.1 計(jì)算模型及研究參數(shù)變化范圍30-31
• 3.2 數(shù)值分析31-34
• 3.2.1 控制方程的無量綱化31-32
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分32
• 3.2.3 邊界條件32
• 3.2.4 載荷、偏位角的求解32-33
• 3.2.5 耦合求解程序流程圖33-34
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與分析34-36
• 3.3.1 氣體動(dòng)力粘度對(duì)軸承靜特性的影響34-35
• 3.3.2 箔片材料參數(shù)對(duì)軸承靜特性的影響35-36
• 3.4 小結(jié)36-37
• 第四章 氣固特性對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承動(dòng)特性影響分析37-45
• 4.1 計(jì)算模型及研究思路37
• 4.2 數(shù)值分析37-41
• 4.2.1 擾動(dòng)方程推導(dǎo)37-39
• 4.2.2 邊界條件39
• 4.2.3 動(dòng)特性系數(shù)計(jì)算39-41
• 4.2.4 耦合求解程序流程圖41
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與分析41-44
• 4.3.1 氣體動(dòng)力粘度對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性的影響41-42
• 4.3.2 箔片材料參數(shù)對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性的影響42-44
• 4.4 小結(jié)44-45
• 第五章 邊界滑移對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性影響分析45-61
• 5.1 數(shù)值模擬平臺(tái)45-49
• 5.1.1 ANSYS Workbench45
• 5.1.2 FLUENT45-48
• 5.1.3 Static Structrual48-49
• 5.1.4 System Coupling49
• 5.2 計(jì)算模型49-50
• 5.3 三維建模與網(wǎng)格劃分50-51
• 5.4 邊界條件設(shè)置51-53
• 5.4.1 FLUENT 邊界條件設(shè)置51-52
• 5.4.2 Static Structural 邊界條件設(shè)置52
• 5.4.3 System Coupling 邊界條件設(shè)置52-53
• 5.5 計(jì)算結(jié)果與分析53-60
• 5.5.1 滑移邊界條件下剛性氣體動(dòng)壓軸承與波箔型氣體動(dòng)壓軸承性能比較53-55
• 5.5.2 四種滑移狀態(tài)對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性的影響55-58
• 5.5.3 滑移狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性的影響58
• 5.5.4 滑移狀態(tài)下半徑間隙對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性的影響58-59
• 5.5.5 滑移狀態(tài)下偏心率對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性的影響59
• 5.5.6 滑移狀態(tài)下潤滑氣體動(dòng)力粘度對(duì)波箔型氣體動(dòng)壓軸承靜特性的影響59-60
• 5.6 小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 本文總結(jié)61-62
• 6.2 下一步工作62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 在校期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉占生;許懷錦;;波箔型動(dòng)壓氣體徑向軸承的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J];軸承;2008年01期

2 許懷錦;劉占生;張廣輝;王永亮;;波箔片氣體動(dòng)壓徑向軸承氣膜壓力分布特點(diǎn)[J];軸承;2008年06期

3 丁增杰;氫氧渦輪泵用箔片軸承的試驗(yàn)研究[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);1999年05期

4 姚海;箔片式動(dòng)壓氣體軸承在低溫透平機(jī)械中的應(yīng)用與研究[J];低溫工程;1998年03期

5 黃大革;張根p

本文編號(hào)：869004