空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

空气静压轴承气旋机理及其影响因素分析

为了降低空气静压轴承节流孔内气旋导致的轴承微振动,提高轴承稳定性和超精密加工精度,这里根据冲击射流的气流流动结构特征划分了气流流场区域,利用大涡模拟对不同区域的气流瞬时流动情况进行了仿真,研究了气旋的产生和发展规律,并从冲量原理、压力变化等方面分析了气旋导致微振动的机理.进一步从稳态和瞬态两方面研究了不同供气压力和压力腔形状对气旋强度的影响.研究表明,微振动的产生是由于阻滞区域、压力腔径向流动区的气旋以及在壁面射流区处压力腔出口形成的湍动能和压力波动.随着供气压力的增加,气旋强度增加,不同形状的压力腔对气旋强度影响较大,据此可选择较优的压力腔形状.研究成果为空气静压轴承的设计提供理论依据.