基于分形理论多孔质石墨渗透率的研究

针对用于多孔质气体静压轴承的多孔质石墨结构的复杂性,从其结构形成机理出发,利用分形几何理论, 对多孔质气体静压轴承性能的影响起至关重要作用的渗透率进行研究,并建立多孔质石墨渗透率与其分形维数之间的定量关系,使多孔质石墨的宏观参数与微观结构建立联系。利用Matlab软件编写的程序,对多孔质石墨的组织结构进行分析,确定孔隙的分形维数,通过模型求得多孔质石墨的渗透率,并通过试验验证了模型的正确性。     

多孔质气浮轴承制造工艺对多孔材料渗透性能影响的实验研究

多孔质材料用作多孔质节流器通常要经过加工处理,为了探究多孔质气浮轴承的合理制造工艺以及多孔材料的孔隙结构和渗透率随着不同加工状态的变化,研究加工工艺对多孔材料孔隙结构的影响,分析并测试加工过程中多孔材料的渗透率大小及均匀性,并对制成的气浮轴承进行静态性能测试。结果表明:普通的机械加工如车削和磨削均会让多孔材料的表面堵塞,而腐蚀和研磨加工是恢复多孔材料渗透性的常用方法,其中研磨是使多孔材料满足要求的最佳工艺;不同粒径大小的研磨液对多孔材料渗透率的恢复程度不同,多次研磨后的渗透率要大于单次研磨的渗透率,表明通过研磨工艺可以主动控制多孔材料的渗透性能,制造出性能优良的多孔质气浮轴承。     

基于分形理论多孔质石墨渗透率的研究

针对用于多孔质气体静压轴承多孔质石墨结构的复杂性。从其结构形成机理出发。利用分形几何理论，对多孔质气体静压轴承性能影响起至关重要作用的渗透率进行研究。并建立多孔质石墨渗透率与其分形维数之间的定量关系。使多孔质石墨的宏观参数与微观结构建立0联系。     

滑动轴承表面形貌的分形模拟及对摩擦学性能的影响

运用分形理论对滑动轴承粗糙表面进行模拟,研究粗糙表面对其膜厚、压力以及承载力的影响。进一步模拟两向异性粗糙表面,比较轴承圆周及轴向方向上粗糙表面对轴承承载及摩擦性能的影响。结果表明:在一定载荷下,轴瓦表面分形维数越小,尺度系数越大,则轮廓幅值越大,表面轮廓越简单,越难形成润滑膜;表面轮廓幅值对润滑膜压力影响明显,幅值越大,润滑膜压力分布越不平滑,润滑性能越差;表面分形维数越小,特征粗糙度值越大,则承载力越低,摩擦力越大,且圆周方向上的分形维数以及特征粗糙度的影响要比轴线方向的影响大。     

多孔质气体静压径向轴承倾斜状态特性研究

为研究倾斜状态对多孔质气体静压轴承性能的影响,基于一维流动模型应用有限元方法对多孔质气体静压轴承进行数值分析,研究渗透率、初始偏心距、倾斜角度等重要因素对多孔质径向轴承承载能力和弯矩的影响。结果显示:轴承初始偏心距对轴承承载能力影响很大;在相同初始偏心距时,倾斜状态下的径向轴承承载能力随着轴承倾角的增大而增大;在相同倾斜角度时,径向轴承承载能力分别随着轴承初始偏心距和轴承渗透率的增大而增大,并且初始偏心距越大,渗透率对承载能力的影响越大。     

国外多孔质静压气体轴颈轴承理论分析的发展

静压气体轴承的类别按照供气形式分为:1.多孔轴承(Multi-holes feeding),2.多孔质轴承(Porous bearing),3.狭缝供气轴承(Slot-fed bearing),4.表面节流轴承(Surface restriction).多孔质轴承采用多孔质材料作为其轴承表面和节流器,整个轴承面均布微小的供气孔,气体通过多孔质材料由供气区进入轴承间隙.用于多孔质轴承的材料包括以青铜、铝、铅、钛、锡等为主的金属系材料和以石墨、碳纤维、氧化铝、碳化硅等为主的非金属系材料,并根据多孔质材料构成轴承面的形式,轴承面可分为:原样使用多孔质材料的“表面孔无阻塞”和由于机械加工而使其表面小孔阻塞的“表面孔阻塞”两种类型.由于多孔质材料的特性,压力气体通过时产生的节流效应比一般其它供气形式的轴承效果要好,因此大大提高多孔质轴承的承载能力,并且由于轴承间隙——侧是透气性材料,在轴承动载时,允许气体在其中流动,故多孔质轴承具有更好的阻尼特性.     

影响空气静压多孔质轴承静态性能的有关因素

多孔质材料节流器比传统的节流器具有显著的优点，如设计和制造简单、很高的承载能力和刚度、优越的阻尼特性，甚至更加复杂的多孔质空气静压丝杠螺母副也能够获得。在对多孔质气体静压轴承分析时，多孔质材料内部流体的惯性效应以及多孔质轴承表面的速度滑移对所建立的简化数学模型的应用是一个很大的障碍，给出了在得到多孔质轴承的静态特性时需要考虑的问题，如惯性效应、速度滑移、多孔质表面粗糙度以及多孔质平板的变形等。     

基于Hypermesh的矩形多孔质气体静压止推轴承性能有限元分析

应用有限元方法对应用多孔质节流器的矩形气体止推轴承进行数值分析。在总结目前已有的分析方法后,提出一种新的分析流程,即利用HyperMesh进行前后处理,使用C语言编写求解器。该求解器同时支持基于Darcy定律的一维/三维多孔节流模型。分别应用编写的有限元程序及有限差分程序对典型算例进行分析比较,验证开发的有限元程序的正确性。对多孔质节流器性能的部分影响因素,如多孔材料渗透率、供气压力、供气面积等进行分析,结果表明,最大承载能力受渗透率的影响较小,但随供气压力的提高而提高,随供气面积的减小而减小;最大刚度随渗透率的减小而增大,随供气压力的提高而增大,但受供气面积的变化影响较小;最大刚度对应的气膜厚度随渗透率和供气面积的减小而减小,但不受供气压力变化的影响。     

多孔介质材料表面孔隙特性对吸水性能影响分析研究

建筑材料处于高湿环境中,即在有液态水环境下,如地下建筑,被雨水冲刷的外围护结构等,材料的吸水性能及干燥能力的研究对控制和解决建筑热湿引起耐久性,保温性和与湿相关问题有至关重要的作用,而材料的吸水性能及干燥能力均与材料表面孔隙大小,面积百分数和分形维数相关。本文将采用盒计数维数法及德莱塞理论分析采用进行图像处理后的灰泥SEM图。结果表明灰泥样品不同位置的表面孔隙大小分布,面积百分数及分形维数均不同。其中表面微孔较多且分形维数较大一侧接触水的灰泥样品的吸水系数为0.10107 kg/(m2.s0.5),表面微孔较少且分形维数较小一侧接触水的灰泥样品的吸水系数为0.04652 kg/(m2.s0.5),即对于多孔材料-灰泥其吸水表面微孔越多,分形维数越大,其吸水系数相对越大,吸水能力越强。     

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。     

气体静压多孔质止推轴承静态特性的理论发展

多孔质材料被用来作空气静压轴承的节流器在过去已经广为报道了。多孔质材料节流器化传统的了流器具有一些显的优点,如设计和制造简单,很高的承载能力和刚度,更优越的尼特性以及体成。甚至更加复杂的几何结构如球轴承,空气静压丝杠也能够很容易获得,到目前为止,止推轴承尤其是圆板状的止推轴承是进行理论分析的最简化的几何模型,同时也是报道最多的。本首先介绍多孔质空气静压轴承的理论,接着着重介绍多孔质止推轴承的理论发展,最后,作讨论了关于多孔质介质的进一步研究的方向。     

蓝宝石单晶精密磨削表面形貌的分形行为研究

如何合理有效地评价光学晶体微结构表面质量,是目前光学元件精密制造与应用领域面临的重要问题。基于分形理论,采用三维和二维盒计数方法对蓝宝石单晶磨削表面形貌进行了分析,结果表明磨削表面的三维分形维数Ds与表面粗糙度呈反比关系,而且三维分形维数越高表面纹理越精细,三维分形维数越低表面缺陷越多。磨削表面截面轮廓的二维分形维数DL分布规律可以反映材料去除方式的变化。当二维分形维数DL沿磨削方向呈强对称分布时,该磨削表面为延性域去除;若呈弱对称性或不规则分布,则该磨削表面为脆性域去除。研究证实了分形方法不仅可用于综合表征蓝宝石磨削表面形貌,还可用于揭示蓝宝石磨削表面的材料去除机理。     

摩擦副磨合过程摩擦因数时间序列分形行为研究

为探究在油润滑条件下,涡旋压缩机端面摩擦副接触面在磨合初期与稳定磨损阶段摩擦因数局部时间序列曲线的分形行为,在TRB多功能摩擦磨损试验机上采用球墨铸铁分别与不同表面粗糙度的铜合金和铝合金进行摩擦磨损试验,采集磨合过程中摩擦因数的时间序列信号曲线并对其进行分形表征。结果显示:摩擦因数时间序列曲线具有明显的分形特征,可以根据摩擦过程中摩擦因数时间序列信号的分形维数来判断磨合过程的复杂程度;摩擦副在油润滑时表面粗糙度越大则磨合过程的平均摩擦因数越大,但摩擦因数曲线的分形维数越小,且磨合初期摩擦因数局部时间序列曲线的分形维数不规则波动越大;软质材料表面粗糙度的改变对摩擦因数及其局部分形维数的影响较大。     

面向空气静压支承的多孔材料渗透特性研究

为提高多孔质材料渗透系数的理论计算精度,本文基于分形理论建立了渗透系数求解模型,并基于图像处理优化了分形维数的求解方法。首先,利用扫描电子显微镜拍取4种多孔材料表面图像后,使用盒维法求解分形维数并研究多孔材料图像大小和放大倍数对分形维数求解准确性的影响。其次,基于气体Darcy定律、分形理论及修正的HagenPoiseulle气体方程建立了无修正系数的渗透系数求解方程,从而完善了多孔材料分形理论计算公式。最后搭建渗透系数测量平台,基于流动状态的判定结果,验证了理论推导的正确性。结果表明:图像越大、放大倍数越低,分形维数越趋近于真实值;通过建立材料的最大孔径、最小孔径、迂曲度及分形维数与渗透系数间的无经验参数的理论关系,可使渗透系数理论计算值更加准确。通过对比渗透系数理论计算值及实验值可知,误差值为5%~8%,满足材料渗透系数测量的误差要求。本文研究为材料渗透系数的准确获取提供了新的途径。     

多孔质静压轴承概述

多孔质材料作为气体静压或者液体静压轴承的节流器具有广阔的应用前景,主要是因为相对于传统的小孔节流轴承来说,气体或液体静压多孔质轴承具有很高的承载能力,良好的稳定性和低成本等优点。本文综述了多孔质静压轴承的静态特性和动态特性的研究现状,分3个部分介绍了多孔质轴承的发展过程,给读者一个全面的了解。     

多孔集成节流器空气静压轴承承载性能计算与分析

为进一步提升空气静压轴承的承载性能,提出一种具有多孔集成节流器的空气静压轴承。在极坐标系下推导空气静压轴承的控制方程并运用有限差分法进行数值离散,运用超松弛数值迭代方法对空气静压轴承的气膜压力和承载力进行数值求解。结果表明:空气静压轴承气膜内的压力分布随着轴承间隙的增大而减小,空气静压轴承承载力随着轴承间隙的减小逐渐增大;随着多孔集成节流器的节流孔数量的增加其最大承载力逐渐增大,但当节流孔数量增大到一定程度后,最大承载力增加不明显;在节流孔边缘外处会产生气旋现象,气旋和气体流速随着轴承间隙的减小而减小。     

基于正交试验的静压径向气体轴承数值分析*

以气动涡轮支承结构静压径向气体轴承为研究对象,建立静压径向气体轴承的微分模型,利用工程数值方法计算轴承承载力、刚度和气体质量流量,运用正交试验法研究节流器参数对轴承性能的影响,以及不同优化方向下轴承的综合性能。结果表明：不同的优化方向节流器参数的敏感性不同,以气体质量流量为优化方向明显不符合设计需要,以承载力为优化方向得到的轴承综合性能最好;平均气膜厚度、节流孔直径和数量是影响轴承承载特性的主要因素,节流孔直径越小承载性能越好。     

圆柱滚子表面特性的分形研究

基于分形理论的非线性特征,对轴承中的圆柱滚子加工表面轮廓进行理论研究,探讨用分形维数来表征其加工表面的粗糙程度。通过理论计算及实验验证,得出了圆柱滚子外表面的分维表征。结果表明:表面粗糙度与分形维数是属于一种非线性关系;功率谱线平均斜率是加工表面粗糙度的有效表征;分形维数能客观地表征机械加工表面粗糙度,且大小与取样参数无关。     

局部多孔质气体静压径向轴承的建模与仿真

针对目前超精密机床制造需要高承载、高刚度气体静压轴承的情况,设计出一种局部多孔质气体静压径向轴承。建立了局部多孔质气体静压径向轴承的数学模型,并仿真了各参数对轴承静态特性的影响。结果表明,选择合适的平均半径间隙、节流器直径和渗透系数、轴承直径和长度可以获得最大的承载值和刚度值。     

国内静压气体润滑技术研究进展

简述静压气体润滑轴承的发展,介绍国内静压气体球轴承,小孔节流、表面节流与多孔质节流静压气体轴承以及静压气体润滑数值模拟与实验研究的进展,展望未来国内静压气体轴承的发展趋势。介绍通过比例分割算法、遗传算法、相似准则等研究各型球轴承所得到的结构参数取值范围与优化设计方法等方面的研究成果和小孔节流轴承新的迭代算法与收敛判据及理论与数值计算结论与性能分析的实验数据,以及结构参数对表面节流轴承性能影响的研究成果与两种新型表面节流轴承和材料参数与结构形式对多孔质轴承性能的影响。针对静压气体轴承超声速现象和激波存在性问题,介绍轴承超声速场适用的SSTk-ω湍流模式的N-S润滑方程和在此基础上获得的数值计算与理论分析结论及试验验证所取得的研究进展,并探讨静压气体轴承入口处压力突降的现象。