微米尺度二维压力驱动Couette流分区特性的实验分析

小孔节流是空气静压导轨中常见的节流方式,为了研究空气静压导轨气膜压力分布问题,研制了一种气体止推轴承气膜压力分布测试试验台。以小孔节流为例。基于空气静压导轨气膜压力递减规律,将气膜沿长度方向划分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过Fluent仿真气膜支撑区气体流态并计算其流速和压力,得到的实验结果与气体压力分布的数值分析结果吻合。得出了相关结论:气膜沿长度方向分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过实验验证压力分区理论的有效性。     

超精密机床径推一体式空气静压轴承的静态特性(英文)

提出了一种新的径推一体式静压主轴支撑方式来优化机床主轴系统性能,以满足超精密飞切机床对气体静压轴承高刚度的要求.采用计算流体力学和有限体积法对气体静压轴承气膜内部的流场与压力场进行仿真,并研究其静态特性.为提高计算精度,完成了轴承宏观尺寸与气膜厚度相差几个数量级时气膜厚度方向2 μm间距的网格划分.仿真结果表明,在偏心状态下由于气膜压力的变化使节流孔气体流速在1～200 m/s内变化,机床所采用径推一体式轴承静态刚度达到3 508 N/μm.研究表明,通过增大轴承的供气压强和减小节流孔的直径可改善轴承的静态性能进而提升机床性能.     

机床主轴静压气体止推轴承静态特性随参数变化规律研究

超精密机床主轴一般采用静压气体轴承支承。文章应用大型商业计算流体软件Fluent,并结合MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出不同参数与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数,基于此,研究了不同参数对单节流孔圆形静压气体止推轴承静态特性影响的规律。首先,将计算的压力分布与文献中的实验数据进行对比,来验证计算模型与边界的正确性;然后,采用MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出轴承半径、节流孔孔径、气膜厚度和外界供气压力与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数;最后,研究了静压气体止推轴承外部供气结构对轴承压力分布的影响;气膜厚度、节流孔直径和供气压力对轴承承载力及入流质量流量的影响。结果表明：外部供气结构对轴承压力没有明显的影响;气膜厚度减少、孔径和外界供气压力的增大会增大轴承的承载力;气膜厚度、孔径和外界供气压力的增大都会增大入流质量流量。     

半球面气体轴承稳态承载力分析

以半球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立供气切向角可变的半球面动静压气体轴承润滑分析数学模型。在广义坐标系下对模型进行保角变换和斜坐标变换,结合导数积分法和有限差分法建立气膜稳态压力控制方程的差分表达式后进行求解域网格划分,并编程数值计算稳态气膜厚度和压力分布;利用Simpson公式对气膜周向与径向压力进行积分,得到气体轴承的稳态承载力;在不同偏心率和转速下研究了不同轴承参数(节流孔数和分布、供气压力、供气切向角)对轴承稳态承载力的影响规律。     

节流孔分布对矩形止推气浮静压轴承承载力的影响

为了分析矩形止推气浮静压轴承的承载性能,研究节流孔分布结构对轴承承载性能的影响,通过SolidWorks三维建模软件建立了气浮轴承的流场模型。通过FLUENT软件对气浮轴承的流场模型进行仿真分析,求解得到了不同节流孔分布结构的轴承气膜压力分布及其承载力。分析结果表明,在节流孔个数相同的情况下,当分布结构由多组沿圆周方向均匀分布的节流孔组成时,气膜间隙中间的压力更高,气浮轴承的承载力也更大;说明对节流孔分布结构进行优化设计能提高气浮轴承的承载力。     

微小孔阵列式空气静压止推轴承性能研究

采用FLUENT软件对不同孔径、不同孔数的微小孔阵列式节流空气静压轴承进行了三维CFD仿真,得到了微小孔阵列式节流空气静压轴承的气膜压力分布和气膜刚度等性能数据。结果表明:当节流器阵列小孔个数和直径不变时,气膜承载力与气膜厚度线性正相关;当气膜厚度不变时,节流器阵列小孔个数或直径增加,气膜承载力和轴承的平均承载力均随之增大,轴承刚度最大点对应的气膜厚度也增大;对比传统单孔节流器和微小孔阵列式节流器轴承的气膜压力分布可知,微小孔阵列式轴承的压力稳定性比传统单孔节流轴承有显著提高。     

带有锥形气腔的平面气浮轴承的流场计算分析

该文采用纯黏性润滑方程和层流N-S方程,对带有锥腔的静压气体润滑轴承内的压力分布作了理论上的研究.通过通流面积和马赫数的计算深入分析了随着气膜厚度的变化,轴承流场内压力的变化及变化机理.通过实验证明,在轴承间隙很小时两种方程求得的压力值与实验结果是一致的.但随着气膜厚度的增加,采用纯黏性润滑方程计算的偏差很大,而采用N-S方程计算的结果与实验结果基本一致.并通过与环面节流的平面轴承的压力对比,表明增大气膜入口处的节流面积, 可以增加轴承的质量流量,提高轴承内的压力,避免较大供气压力和较大膜厚时气膜入口附近压力急剧下降,从而提高轴承承载能力.     

弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析

为了研究影响弹性均压槽空气静压轴承静态特性的因素,基于气固耦合原理,建立弹性均压槽空气静压轴承的耦合控制方程,采用有限差分对控制方程进行离散求解,分别研究供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承静态特性的影响。结果表明:供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承承载力和刚度的影响较大,供气压力越大,轴承的承载力和刚度也越大,但刚度最大时的工作气膜间隙越小;均压槽宽度越大,轴承刚度最大时的工作气膜间隙越大;节流孔直径越小,轴承刚度越大。实验结果和理论计算结果基本一致,验证了数学模型和理论方法的正确性。     

带浅腔的空气静压轴承节流孔出口处流场计算与分析

为了进一步揭示具有浅腔的空气静压轴承节流孔出口处气膜流场的影响因素和规律,建立空气静压轴承节流孔出口处的物理模型,采用Laminar、k-ω以及k-ε3种模型对空气静压轴承节流孔出口处气膜流场区域的NS方程进行数值计算,分析气膜间隙和供气压力对节流孔出口处气膜流场的影响。结果表明：空气静压轴承在节流孔出口处存在压力陡降现象,在气膜浅腔与气膜间隙交界处的陡降更为明显,这对精密运动机构和精密测量设备的精度和稳定产生一定影响;3种计算模型的计算结果有较好的一致性,Laminal模型和k-ω模型数值计算结果更为接近;随着空气静压轴承气膜间隙和供气压力的增大,其节流孔出口处的压力陡降和马赫数剧升幅度也随之增大。     

多孔质气体静压径向轴承的Fluent仿真与实验研究

多孔质气体静压轴承相比传统的小孔节流轴承具有更高的承载能力,更好的稳定性及便于加工等优点。应用基于有限体积法的软件Fluent分析偏心率、多孔质材料渗透率、轴承长径比和平均气膜厚度等关键因素对多孔质径向轴承静态性能的影响,分析结果显示,在给定轴承平均气膜厚度的情况下,存在最佳的渗透率区间使得承载能力最大,增加轴承长径比和减小平均气膜厚度均可以提高多孔质径向轴承的承载能力及刚度,但需要根据加工装配工艺要求及实际工况选择合适的参数。设计制造中心供气新形式的多孔质径向轴承,通过仿真得到气膜间隙的压力分布及承载能力,并通过实验验证仿真结果的正确性。仿真和实验结果表明,该结构形式的多孔质径向轴承承载性能优良。     

可倾瓦气体动压轴承承载能力的数值分析

应用MATLAB的偏微分方程工具箱,采用有限元法求解气体润滑Reynolds方程,通过完全装配分析法计算了可倾瓦动压气体轴承的承载能力,研究了轴承偏心和瓦块预负荷对可倾瓦轴承的承载能力、最小气膜厚度和最大气膜压力以及瓦块摆角的影响。计算结果表明,随轴承偏心或瓦块预负荷增大,各瓦块的承载能力和摆角发生明显变化,轴承的最小气膜厚度减小,最大气膜压力增大,承载能力增大。从理论上解释了可倾瓦轴承的承载能力与轴承偏心和瓦块预负荷的密切相关性。     

水润滑船舶艉管轴承内部流场数值分析

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析.分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布.计算结果表明,轴承内部周向凹槽可以减缓轴承轴向压力降低,轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,使压力场均匀化;沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失;在1周向槽、4周向槽和组合槽3种轴承中,组合槽轴承内部湍流能量下降最快,对船舶轴系的激振力最小,可以提高船舶轴系运行稳定性.     

多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计

采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过程,详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响。随供气孔直径的增大,轴承消耗的体积流量增大,承载力也随之增大,但小气膜高度时增加值较小,大气膜高度时增加值较大,且轴承的最大静刚度逐渐减小。大的供气孔直径,可使轴承在更大的气膜高度下工作。供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似。理论优化的结果表明,圆盘内径参数应尽量取小值,供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根。对不能采用理论优化的几何参数,在数值分析的基础上,给出其合理取值范围。供气孔直径应在0.4~0.8 mm范围内取值,供气孔数应在5~8范围内取值。     

核电站低压安注泵轴-散热器-轴承系统的热平衡分析

为保证核泵轴承安全可靠地工作,泵转子与轴承之间的转轴上设置有散热器,以降低轴承的工作温度。采用局部热平衡计算方法,建立了核泵轴-散热器-轴承系统的热计算模型。采用VC语言编制了计算程序,对轴-散热器-轴承系统进行了热平衡计算,获得了温度沿转轴的分布,分析了散热器结构对轴承工作温度的影响。计算结果表明,在轴-散热器-轴承系统中,散热器对轴向传热量影响较大,但设置轴上的散热器对轴承工作区温度下降不显著。为更大程度地降低轴承工作温度、提高可靠性,还需要强化电机支架的换热能力,通过强制风冷来实现降温。     

轴承装配动画演示系统的开发

装配是轴承产品制造过程的重要环节,为了更好地讲解和展示轴承的装配过程,提出了一种使用动画对轴承装配过程进行演示的方法,介绍了轴承装配动画的设计方过程,并基于SolidWorks环境开发了一款用于轴承装配过程的动画演示系统。将轴承的3D装配过程录制成动画,实现了制造系统自动化教学、培训的可视化。     

小孔节流动静压混合气体润滑球轴承的干扰力矩分析

为提高小孔节流动静压混合气体润滑球轴承的漂移精度,分析了气体干扰力矩(误差力矩)的成因,在一定假设条件下,建立了干扰力矩的数学模型;运用有限元方法,实现了该结构轴承小误差条件下气体干扰力矩的数值求解,并分析了节流孔的孔径误差、节流孔在球面上的位置度误差、球或球腔的非球形误差等几种常见误差对干扰力矩的影响规律。结果表明,节流孔尺寸误差越大、位置偏移误差越大,引起的干扰力矩越大;转子或球腔的非球形误差以及方位角变化,使转子表面切向方向存在不对称的气体分流,使支撑力不通过球心,引起干扰力矩,非球形误差越大,干扰力矩越大;干扰力矩随轴承偏心率增加而增大,同时轴承发生轴向和径向偏心时,即使无误差,也会产生干扰力矩;摩擦力矩不直接影响仪表的漂移率,只对转子的转动起阻尼作用。实验测量了静止状态下,一种开式结构的小孔节流气体润滑球轴承的干扰力矩,验证了该模型和求解方法的正确性。     

低温环境交叉滚子轴承游隙的确定

对在低温环境下交叉滚子轴承游隙所受的影响进行了研究,通过对游隙调整的计算以及对轴承低温测试试验的分析论证,总结出滚动轴承在低温环境下的游隙变化规律及其计算方法。     

航空发动机主轴轴承工作特点

航空发动机主轴轴承工作环境恶劣,设计、试验技术复杂,加工、检测技术要求高。轴承性能和质量的好坏直接影响航空发动机的使用寿命和可靠性,也是影响飞机装备战斗力的主要因素之一。本文主要分析了航空发动机的结构及轴承的工作状况,总结了影响轴承可靠性的几个主要因素是高dn值、高温、载荷,并逐一进行分析,为进一步研究轴承的可靠性做好铺垫。     

主动控制空气支承动态特性的研究与优化

基于现代控制理论,提出了一种新型的主动型空气支承,不改变供气压力,利用压电陶瓷（PZT）的伸缩量来补偿空气膜厚度随外部干扰的变化对支承精度的影响。在建立理论模型的基础上,介绍了二维自由度控制器的优化设计方法,使系统具有精度高、响应速度快和抗干扰能力强的特点,并对主动空气支承系统的动态特性进行了分析研究,为主动空气支承的应用提供了理论依据。     

B60-120R滚动轴承强化寿命试验机的设计

BOO-120R强化寿命试验机是基于杭州轴承试验中心开发的B10-60R强化寿命试验机的基础上,新开发的针对较大系列滚动轴承(内径在60～120mm之间)的试验机,填补了国内的空白。介绍了BOO．120R轴承强化寿命试验机的设计思路与试验方法及失效分析。针对了欧美国家同类型试验机存在的试验头装入试验机难的结构问题,设计了新型易装易拆结构。并在振动检测方面与计算机联接,做到试验结束后数据自动对比计算、储存。