基于有限元气体静压主轴模态分析

为了分析气体静压主轴的动态性能,研究气体静压主轴的设计合理性和高速稳定性,建立了气体静压轴承刚度的模型,应用FLUENT对气体静压轴承进行了流体分析,计算出了气体静压轴承的支撑刚度。在此基础上应用ANSYS Workbench对气体静压主轴进行模态分析,得到了气体静压主轴的各阶固有频率以及其相应振型。分析结果表明了气体静压主轴的共振频率随着轴承刚度的增加而增加,引起气体静压主轴的临界速度远远大于设计的最高速度,说明气体静压主轴设计是合理可靠的。     

气体静压轴承相位致振气锤失稳机理与试验

针对气体静压轴承在结构不合理或者工作参数选择不恰当时容易产生气锤失稳的问题,开展基于相位致振的气体静压轴承气锤失稳机理研究。从气体静压轴承的工作气压与气膜间隙随时间变化的相位关系出发,建立基于相位致振的气体静压止推轴承自激失稳理论模型,分析气体静压止推轴承在发生气锤失稳过程中,工作气压与气膜厚度的相位变化对应情况。理论分析和实验研究结果表明,在气体静压止推轴承发生气锤失稳过程中,工作气压与气膜厚度的相位不断变化,并在相位差为180°时发生气锤失稳,进而说明可以从相位角度解释气体静压轴承发生气锤失稳的原因。该研究进一步完善了气体静压止推轴承的自激失稳作用机理分析,为气体静压轴承的气锤失稳的机理分析及其抑制提供了一种新的方法。     

基于FLUENT的高精度气体静压轴承性能分析

化学机械抛光(CMP)设备广泛应用于光学加工领域,其对抛光轴精度和稳定性要求高。高精度气体静压轴承因具有精度稳定性和保持性高的特点而广泛应用于超精密加工及检测相关领域。本文面向CMP设备的需求,利用FLUENT对高精度气体静压轴承性能进行承载能力和刚度分析,包括气体静压止推轴承和气体静压径向轴承。结果表明,设计的高精度气体静压轴承能够满足CMP设备的要求。     

胀套在精密离心机上的应用

针对精密离心机静压气体轴承这一高精度回转支撑,介绍了静压气体轴承与转盘间采用胀套连接的新方式。基于精密离心机静压气体轴连接特性要求,进行了胀套选型。针对所选型号,开展了胀套额定安装条件对静压气体轴承结构的影响数值模拟分析,发现了安全隐患。结合静压气体轴承内压对自身结构的影响数值模拟分析和静压气体轴承结构变形特殊要求,计算获得了合适的胀套安装技术要求。本连接方法及设计在某精密离心机上得到了应用验证,可供相关设计应用参考。     

向心透平发电膨胀机静压气体轴承设计与承载特性分析

为提升有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统向心透平发电膨胀机静压气体轴承的承载力与刚度,采用表压比法设计了以R245fa为润滑工质的静压气体轴承,分析转子偏心率、供气孔尺寸、进气压力对静压气体轴承承载力与刚度的影响。实验结果表明：在相同供气压力下,轴承承载力与刚度随着转速的增大而增大;在相同转速下,0.7 MPa供气压力相对于其他气体供气压力轴承的承载力与刚度略高;静压气体轴承的偏心率越大承载力越大;相同供气孔直径下,静压气体轴承的承载力与刚度随着转速的升高而升高;随供气孔直径增大,静压气体轴承的承载力和刚度也随之增大。     

环形多孔气体静压止推轴承静态性能研究

为提升气体静压止推轴承的静态性能,设计一种新型环形多孔气体静压止推轴承。依据气体润滑原理、采用有限体积法对环形多孔气体静压止推轴承的三维物理模型进行数值模拟,研究节流器上节流孔数量、直径、分布方式和供气压力对气体静压止推轴承静态性能的影响。结果表明：节流孔数量对环形气体静压止推轴承的承载力影响显著,但孔数增加到一定程度后承载力增速放缓;节流孔直径对承载刚度影响较大,随着节流孔直径逐渐减小最佳刚度逐渐增大;节流孔排布方式和供气压力对气体静压止推轴承的静态性能均有明显影响。     

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。     

静压气体轴承超声速现象的研究与发展

简述了静压气体轴承的类型及发展,回顾了静压气体润滑轴承中超声速流动现象的理论与试验研究,比较分析了它们的特点与不足,指出供气压力低、承载能力小是传统气体轴承不可克服的缺点。根据气体动力学理论和已进行的相关试验。详细分析了超声速静压气体润滑轴承的性能优势,即没有供气压力的限制,承载能力可以随供气压力的提高成比例提高。计算流体力学的发展为超声速气体轴承的研究提供了有力的技术工具,根据气体轴承内各段不同的流动特点,采用分场计算的方法可以得到精确的气体润滑模型,最后指出了超声速静压气体轴承将成为气体轴承的一个新的发展方向。     

气体轴承技术及其应用

本文叙述气体静压轴承的工作原理的分类,介绍气体静压轴承的主要特性,阐明其应用。     

几何形误差对气体静压圆柱轴承运动精度的影响

几何形误差是影响气体静压圆柱轴承运动精度的主要因素之一。本文从理论上研究了气体轴承副零件因加工过程中形成的几何形误差对气体静压圆柱轴承运动精度的影响,并且,对轴颈具有加工误差时气体静压圆柱轴承的运动精度进行了研究,给出了轴颈的几何形误差与轴承运动精度关系的表达式,为轴承运动精度的理论分析提供了可靠的依据。     

应用Marc分析气体静压轴承静态性能

依据气体润滑理论,建立了环面节流气体静压轴承数学模型。利用通用有限元软件Marc中的滑动轴承模块,结合气体静压润滑问题的有限元理论分析方法,对该模块进行二次开发,求得气体静压轴承的静态特性,并通过实验加以验证。     

环形节流孔径向静压气体轴承的数值仿真

以环形节流孔径向静压气体轴承为研究对象,介绍了静压气体轴承的结构形式和工作原理,对气体润滑理论基础Reynolds方程进行了分析,利用计算流体动力学软件FLUENT对气体轴承的流场进行仿真分析,求解出了轴承气膜的压力分布.在轴承几何参数不变的情况下,分析了承载力与空气质量流量随不同供气压力和偏心率变化关系,并研究了静压气体轴承在高速工作下,动压效应对承载力的影响.     

气体静压多孔质球面轴承静态性能分析

与传统的小孔节流气体静压轴承相比,气体静压多孔质轴承具有高承载能力、高阻尼和很好的稳定性等。气体静压多孔质球面轴承具有合力始终对准球心,轴承运转平稳等优点,既具有轴向限制同时具有径向限制,在工业当中应用相当普遍。给出了球面轴承的理论分析、有限元推导过程,基于有限元推导过程给出了球面轴承的理论计算静态性能。在自行研制的试验台上进行气体静压试验,由此得到轴承的静态性能。试验结果和理论计算结果之间的吻合良好,从而说明理论计算的正确性和可行性。     

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。     

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。     

精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化

对精密机床气体轴承静特性进行理论分析,运用有限元法将雷诺方程离散化,得到静压气体轴承的承载能力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析,得到供气压力、偏心率、节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线;通过优化分析,得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数和操作参数。     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。     

复合节流式静压气体轴承静态特性分析

为进一步提升静压气体轴承的静态性能,以普通孔式节流为基础,配合表面周向和径向槽节流,提出复合节流式静压气体轴承,以充分发挥2种节流方式的优点,使静压气体轴承具有更好的承载能力和刚度。利用Fluent计算轴承内流场参数并分析流场特性,比较复合节流式与普通孔式节流静压气体轴承的承载能力和刚度,并研究孔式参数和表面槽参数对复合节流式静压气体轴承静态特性的影响。结果表明：在一定气膜厚度范围内,复合节流式静压气体轴承对于提升承载力、增强刚度有着显著的效果;复合式节流因为有表面槽二次节流的存在,均压效果更好。增加节流孔数、节流孔直径、节流孔分布圆半径,以及在气膜厚度较小时增加表面槽长、槽宽、槽深,均有利于增加轴承承载力;在气膜厚度较小时,增加节流孔数、减小节流孔直径,以及增加表面槽长和槽宽、降低槽深,均有利于增加轴承刚度。     

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。     

精密离心机静压气体轴承主轴系统的动力学特性分析

精密离心机静压气体轴承主轴系统的动力学特性分析是保障其标定加速度仪精度的重要研究课题。通过在 小孔节流静压气体轴承的雷诺方程式中加入节流孔的流量项,使计算得以简化;采用了泛函求极值法将二阶偏微 分方程离散化,用有限元法进行了承载能力和刚度的数值求解。把描述静压气体轴承工作的偏微分方程式(雷诺 方程)与建立的静压气体轴承主轴系统的动力学数学模型合并直接数值求解,提高了计算精度和可靠性。