静压气体轴承主轴系统回转误差的控制与补偿

为了提高主轴系统的回转精度,以数控机床静压气体轴承的主轴系统为研究对象,设计以静压气体轴承为主承载元件、主动磁轴承为辅助元件的主轴系统结构。对主轴回转误差的分离进行建模分析,利用主动磁轴承的可控性设计回转误差的控制和补偿方法,并用MATLAB仿真分析该方法对回转误差的补偿结果。结果表明,该主轴系统利用主动磁轴承(AMB)的可控性和静压气体轴承较高的回转精度,由磁轴承作为误差补偿机构,提高了主轴系统的回转精度。     

纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件开发

基于研制的纳米级气体静压轴承回转误差测试平台,采用C++与Matlab混合编程的方式,设计开发出纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件。该软件可实现运动控制、数据采集、数据处理及结果显示等功能。同时,该软件设计了一种角度误差控制方法,减小了在数据采集过程中引入的角度误差,从而得到了较为准确的主轴回转误差。调试结果表明,测控软件的功能合理,满足主轴回转误差测试精度和技术指标要求,采样角度误差可以控制在±0.01°以内,分离出的标准球圆度误差与标称值（36 nm）的相对误差低于6%。     

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。     

静压气体径向与半球轴承混合支撑轴系设计及静特性研究

针对精密机床主轴结构采用前后2个静压气体径向轴承时存在的安装精度难以保证,且不能自动调心的问题,设计一种新型气浮主轴结构,该气浮主轴前端支撑采用静压气体半球轴承,后端支撑采用静压气体径向轴承。基于最大承载和刚度原则对静压气体径向和半球轴承进行结构设计与优化;利用Fluent软件对径向轴承与半球轴承分别进行气膜流场特性分析,得到径向轴承和半球轴承在不同偏心率以及不同转速情况下的承载特性。结果表明:径向轴承与球轴承的承载力均随着偏心率以及供气压力的增大而逐渐增大,刚度随着供气压力的增大而增大,随着偏心率的增大逐渐减小。设计的主轴在供气压力为0.5 MPa、偏心率为0.5时,承载力和静刚度均可以满足精密加工的要求。     

狭缝节流径向气体静压轴承的结构设计研究

针对狭缝节流径向气体静压轴承,利用基于有限体积法的Fluent软件进行流场三维建模仿真,研究分析了狭缝的宽度、深度、位置、形状及轴承长径比等因素对轴承静态特性的影响,得到以下结论:当狭缝宽度z=3~4μm、狭缝深度H=15~17 mm、狭缝距端面L2=10~15 mm时,轴承具有最佳静态特性;轴承长径比在0.8~1.5区间,随轴承长径比的增大,轴承静态特性逐渐改善;与连续狭缝相比,非连续狭缝轴承具有较好的静态特性。     

高精度气体静压轴系刚度分析

文章从多孔质气体静压轴承刚度、主轴几何刚度结构设计原则等方面论述了高精度气体静压轴系刚度的分析方法，并进行了相应的实验。实验表明石墨高精度气体静压轴系不仅精度高而且刚度高。     

径向小孔静压气体轴承的试验研究

本文对多排小孔静压气体径向轴承的静、动特性及稳定性进行了研究，将试验数据与理论结果和中压透平膨胀机气体轴承运行数据进行了对比，并分析了影响轴承性能的各种因素。     

提高小孔供气静压气体径向轴承稳定性方法的探讨

对通过向轴承系统引入附加阻尼以提高小孔供气静压气体径向轴承稳定性的方法进行了回顾和分析，介绍了“O”形橡胶圈加稳、Sixsmith式、双气膜、切向进气四种附加阻尼的小孔供气静压气体径向轴承和胶圈加稳切向小孔供气及双气膜切向小孔供气两种复合形式的小孔供气静压气体径向轴承。并对这几种轴承的结构型式、研究发展、应用范围和优缺点进行了详细的描述。     

均化效应对转子回转误差测量的影响及分析

对涡流式位移传感器测头的均化效应进行了理论分析，指出被测转子的细微轮廓可以被均化，其回转误差的测量不受均化影响。推导了均化效应的幅频特性曲面，根据此幅频特性，对采样数据的高次成分的失真现象进行了深入分析。     

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。     

基于ANSYS Workbench的气体静压轴承径向特性分析

提出一种基于ANSYS Workbench的径向特性分析方法。基于计算流体力学的相似原理,建立小孔气体静压主轴的有限元模型,并使用FLUENT模块计算得到主轴微小气膜间隙内的压力场;通过Static Structure静力分析模块进行强度校核,并获取主轴的承载力;基于DOE实验设计方法计算小孔气体静压主轴的径向刚度,并分析周向节流孔个数和节流孔孔径对径向刚度的影响。结果表明,节流孔孔径越大,刚度越小;节流孔周向数量增加,刚度增大。计算结果与实验结果吻合较好,证明该方法的可行性。     

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。     

单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性研究

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论:1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。     

空气静压轴系支承的数值分析

采用有限差分技术,对精密轴系中的径向和轴向空气静压轴承进行了数值分析。主要针对有多个供气孔的径向轴承的复杂流场,沿周向展开承载曲面以雷诺方程为气体润滑的控制方程。同时根据质量守恒原理,制定出每个供气孔出口压力边界条件逐轮修正的迭代路线,计算出不同偏心率和供气压力下的压力分布、承载能力及流量。该技术成功地用于轴系支承精确设计并制造出精密模块化主轴轴系。     

宽温域向心关节轴承径向游隙试验研究

针对宽温域向心关节轴承径向游隙测量存在的宽温域测量研究少,无测量误差补偿,环境箱使用不标准,位移点测量单一等主要问题,提出了一种降低径向游隙测量误差的测量方法,研制开发了宽温域向心关节轴承试验机,通过多温度阶段自润滑关节轴承径向游隙测量验证了试验机设计的合理性及测量方法的有效性。     

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。     

气体静压止推轴承静态性能的数值仿真与实验研究

应用Fluent软件对小孔节流气体静压止推轴承进行了三维流场的模拟计算,分析了节流孔孔径、节流器工作面积、气源供气压力等因素对气体静压轴承性能的影响。结果表明:止推轴承的承载能力随着节流孔直径的增大而增大,在气膜间隙较小时,刚度随着节流孔孔径增大而减小,在气膜间隙较大时,刚度随着节流孔孔径的增大而增大;在保证加工精度的前提下,增大节流器工作面尺寸,以及在保证气源供气连续的前提下,增大气腔供气压力,都可以显著地改善止推轴承的静态性能。在自行研制的实验平台上进行气体静压实验,实验结果与数值模拟计算结果具有较好一致性,证明了将该数值计算方法的可行性。     

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。