精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

钻削电主轴空气静压径向轴承润滑参数优化

采用有限元方法对钻削电主轴的空气静压径向轴承静特性进行数值仿真分析。首先对电主轴径向支承模型分析,并结合静压气体润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于此,借助于MATLAB工具平台,编写了气体静压径向轴承静特性数值分析程序,实现了静压气体径向轴承润滑参数的优化设计。通过该软件的计算仿真,以最大刚度为优化目标,最终得到了笔者正在开发的PCB钻削电主轴静压气体轴颈轴承的最优气膜间隙、节流孔直径及供气压力。     

气动板形检测辊气体静压止推轴承的有限元分析

本文从气体雷诺方程出发 ,根据静压止推轴承的特点 ,运用Galerkin有限元方法推导了润滑气膜压力分布的有限元方程 ,并由气膜的边界条件 ,给出了稳态雷诺方程的有限元方法求解过程     

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。     

局部多孔质气体静压圆盘止推轴承压力分布的有限元计算

直接在Cartesian Coordinates中对气体静压圆盘止推轴承的Reynolds气体润滑方程进行有限元计算,针对局部多孔质直径大小的不同,采用两种不同的网格划分方法,并通过Matlab编程实现了网格的自动细分,在此基础上,通过利用Galerkin加权残差原理对气膜内压力分布进行了求解.分析表明,网格的自动细分减少了网格划分的时间,便于获得合适的网格数量,使轴承压力分布的计算得到进一步简化.     

高速电主轴空气静压止推轴承参数特性研究

基于气体润滑雷诺方程,应用MATLAB软件开发程序,对高速电主轴空气静压止推轴承的参数特性进行仿真分析,并进行试验验证。对于高速电主轴空气静压止推轴承而言,节流孔处压力最大且均等,随着气膜厚度的增大,轴承气膜压力、承载能力减小,气膜刚度先增大后减小。在气膜厚度相同的情况下,随着供气压力、节流孔直径、节流孔数量增大,轴承承载能力和气膜刚度增大。为避免气锤振动、轴承失稳,内径小于30 mm的高速电主轴空气静压止推轴承,其供气压力不宜大于0. 7 MPa。     

微细孔超高速钻削电主轴的开发

随着对电器产品的小型、轻量、高集成、高可靠性要求的提高,在印刷电路板上进行微细孔加工越来越广泛。为了加工出直径小于1mm的微细孔,我们开发出了一种能稳定运转的超高速电主轴,其最高转速可达150,000r/min。本文重点介绍这种超高速微细孔钻削电主轴设计的关键技术,包括气体静压轴承的设计、内装电机的冷却与散热等。     

双排孔静压止推气体轴承数值模拟

为了给超精密设备的研制提供参数依据,建立双排孔静压止推气体轴承气膜模型,并结合理论验证其正确性,然后用Fluent进行仿真计算,找出了结构参数对轴承承载力及刚度的影响规律,最后进行了参数优化。Fluent仿真表明:仿真与理论吻合;当0.01 mm相似文献   

高速多支承气体静压轴承电主轴的承载特性研究

基于单元气体静压轴承的承载性能，简化多支承气体静压电主轴的支承和主轴结构，建立了有限元分析模型，借助ANSYS软件分析轴系的各种结构方案，并进行承载特性分析对比。研究分析多支承结构的承载机理，总结出提高气体静压电主轴承载特性的措施。分析了不同主轴结构和轴承布置对电主轴承载特性的影响，优选出了的多支承静压轴承电主轴结构。     

圆盘止推静压气体轴承亚音速流场的简化计算

雷诺气体润滑方程仅涉及轴承气膜内的静压分布,对静压气体轴承流道特性的准确刻画还需要研究轴承流道内的气流速度场。将忽略惯性力的纯粘性等温气膜和等熵流动的供气孔拼接,建立了单供气孔环面节流圆盘止推轴承的流道简化模型,给出流道各部分气流马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式。结果表明,气膜中气流速度随矢径变化的性质,取决于速度梯度为零的矢径位置;气膜中的气流雷诺数随矢径的增加不断减小。实际的计算结果表明,只要气膜入口截面上的气流马赫数小于临界声速,整个轴承流道将工作在亚音速,供气压力或气膜高度的变化对气膜起始区域边界层发展段长度的影响很小,供气孔始末端截面上压力和温度的变化也很小,忽略惯性力的纯粘性等温雷诺模型基本能够适用轴承的整个亚音速工况。气膜起始区域边界层发展段的长度,可以用气膜中雷诺数大于临界雷诺数的区域长度来近似。     

大功率空气静压轴承电主轴

介绍自行研究设计的空气静压轴承高频电主轴设计上的特点：一是空气轴承采用“全支承”结构,显著地提高轴承的承载能力和刚度;二是较国内同类型产品其变频电机的输出功率显著增大,可适应高效磨削的要求。     

小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

介绍了计算流体力学软件 FLUENT 及其在气体轴承研究中的应用.针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于 FLUENT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用 FLUENT 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区.对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性.     

局部多孔质气体静压止推轴承压力分布的研究

利用计算流体动力学软件FLUENT对局部多孔质气体静压止推轴承的压力分布进行了仿真研究.局部多孔质和气膜都采用有限体积法进行离散,同时考虑了气体在局部多孔质和气膜内的三维流动,因此使仿真结果相比于二维计算结果更加接近实际.通过仿真研究给出了多孔质圆柱塞个数、半径及其高度不同时,轴承压力分布的变化趋势.结果表明,随着多孔质圆柱塞个数的增加、半径的增大或其高度的减小,气膜内的压力都会相应的增大,从而使静压轴承的承载能力得到提高.     

空气静压止推轴承静态性能测试装置设计

根据空气静压止推轴承静态性能测试要求,设计了一套基于气体静压轴承负载自动平衡原理的测试装置,实现了对空气静压止推轴承承载力、不同负载下气膜厚度以及气膜间隙内压力分布的测量.实验结果与理论分析结果取得较好的一致性,说明本套实验装置的设计是合理的.     

空气静压轴承在超高速微细孔钻削电主轴中的应用

介绍了超高速微细孔钻削的主要特点以及对钻削主轴组件的基本要求.针对这些要求,提出了将空气静压轴承应用于超高速微钻削电主轴支承结构中.对空气静压轴承支承的电主轴结构进行了分析,对径向及推力空气静压轴承的节流形式、节流器参数设计以及轴承间隙调整等问题进行了详细的论述.     

气体悬浮电主轴动态特性研究进展

在高效超精密加工中,气体悬浮电主轴存在电动机高速拖动能力衰减过快、电磁偏心激振、高次谐波激振和电动机定、转子发热严重以及主轴高速带来的温度效应和气流惯性效应等一系列技术难题.因此有必要对气体悬浮电主轴动态特性的影响因素进行系统分析和深入总结.分析气体悬浮电主轴的技术现状以及存在的问题:从轴承结构、气体流动形态、电磁偏心激振和不平衡响应等四个方面对电主轴稳定性的影响进行评述;综述轴承类型、轴承参数、表面粗糙度和轴颈倾斜对系统刚度的影响:阐述系统临界转速和电动机转速-力矩特性以及主轴高速带来的温度变化和气流惯性对主轴系统的影响;围绕主轴的回转精度,对主要因素、回转误差形成机理和精度测试与误差分离技术逐一评述;最后对气体悬浮电主轴技术的发展趋势进行预测和展望.     

基于流固耦合的气体静压止推轴承动态特性研究

为了研究气体静压止推轴承的动态特性,运用有限元分析软件ANSYS中的流体分析模块和瞬态力学模块进行双向流固耦合仿真,对小孔节流气体静压止推轴承的动态特性的相关影响因素进行研究,得到了不同状态下的轴承动态特性的变化曲线.结果表明:当轴承受到干扰负载时,通过提高供气孔压力、增加节流孔个数均可以减小轴承气膜的振动幅度,同时提...     

双排孔静压止推气体轴承的静动态特性研究

针对双排孔供气的静压止推气体轴承,设计周向环形均压槽以提高轴承的承载力和静刚度,建立气膜模型并对其进行Fluent仿真,研究其结构参数对静态特性的影响规律.仿真结果表明:当气膜厚度h=10μm时,供气孔数n=16,孔排间距△d=25 mm,外、内径比值C=4.0,均压槽槽宽d1=6 mm,槽深h1=0.02 mm,节流...     

径向止推静压气体轴承流场特性仿真分析

以径向止推联合轴承为研究对象,采用三维建模,结构化及非结构化网格相结合的方式,运用有限体积法对三维稳态可压缩N-S方程进行求解,同时与独立的径向轴承承载特性进行了对比分析。结果表明:在径向轴承仿真与径向止推轴承结合仿真的对比中,径向轴承仿真承载力要略大于联合仿真的承载力。     

环形节流静压止推气体轴承承载力和刚度分析

为提高大型重载静压气体止推轴承承载力和刚度,应用FLUENT15. 0对直径150 mm的双排孔节流静压气体止推轴承进行模拟,分析供气压力和轴承间隙对止推轴承压力分布以及刚度和承载力的影响,对比分析轴承间隙内的压力变化和流动情况,并通过与文献实验值进行对比,验证了该方法的准确性。结果表明:随着供气压力的增大,轴承上相同位置处的气膜压力增大,刚度和承载力呈线性增加;随着轴承间隙的增加,气体流速出现了从亚音速向超音速的跨越,轴承间隙内气膜压力骤减,轴承的刚度先增大后减小,承载力一直减小,因此,应合理选择轴承间隙,以维持较高的承载力和轴承刚度,且同时避免超音速区域的出现。