微孔节流器静压气体止推轴承性能分析*

传统固有孔节流静压气体止推轴承研究的理论基础均建立在节流孔直径远大于气膜间隙的前提下,为了探究与气膜间隙同一数量级的微孔节流器静压气体止推轴承的静态性能,建立微孔节流静压气体止推轴承模型,通过CFD软件进行三维仿真,分析不同气膜间隙、孔径、供气压力对轴承静态特性的影响,并与环面节流器静压气体止推轴承进行对比。结果表明:无论是微孔节流器还是环面节流器,在节流孔出口处均有压降出现,但微孔节流器相对于环面节流器在节流孔出口边缘处速度和压力变化较为平缓;随着气膜间隙的增大轴承承载力减小,随着微孔节流器孔径减小轴承刚度增大,相同孔径下供气压力越大轴承承载力和刚度越大。     

小孔节流器导向锥角对空气静压轴承性能的影响

研究发现小孔节流器导向锥角也是影响空气静压轴承动静态性能的重要因素之一,且导向锥角大小在加工中易于控制。为揭示导向锥角的大小对轴承动静态性能的影响规律,通过建立空气静压止推轴承节流器理论模型,利用FLUENT软件,对不同导向锥角节流器出口的压力分布和气腔内涡核分布进行有限元模拟;结合DOE仿真实验,获得了不同导向锥角下轴承的静态特性曲线。结果表明:减小节流器导向锥角,可以减缓节流孔出口压力骤降,气腔内涡核数量减少;随着导向锥角的增大,轴承的承载力和质量流量减小,而轴承刚度在小幅度增加后趋于一致。因此,使用小导向锥角的节流器可有效地提高轴承的稳定性和承载力。     

双向均压槽节流静压气体轴承静态特性分析

为进一步优化径向静压气体轴承的静态性能,提出在传统小孔节流的基础上配合开设轴向和周向均压槽的复合节流式静压气体径向轴承。利用Fluent软件对比分析传统孔式节流与不同形式复合节流静压气体轴承的静态特〖JP2〗性,探究均压槽截面形状及供气压力对轴承静态特性的影响规律;利用正交试验探究节流器各结构参数对承载特性的影响。结果表明：复合节流式静压气体轴承在一定程度上提升了轴承的静态性能,其中均压槽以“口”字形布置以及截面形状为矩形时效果最优;供气压力的增大也可提升轴承静态特性;节流孔直径和均压槽深度对轴承静态特性的影响要大于节流孔深度和均压槽宽度,节流孔直径以及均压槽深度的增大均使得承载力与刚度呈现出先增大后减小的趋势。     

微孔阵列式空气静压径向轴承特性研究及结构优化

采用CFD软件Ansys flotran对不同结构参数的微孔阵列式空气静压径向轴承进行全参数三维实体建模,分析微孔阵列式节流器的微孔个数、节流器微孔直径、平均半径间隙以及节流器轴向位置对空气静压径向轴承静态特性的影响。结果表明：在一定范围内,增加节流器微孔个数能显著提高轴承承载力和刚度;当平均半径间隙一定时,减小节流微孔直径可以提高轴承承载力和刚度;存在最佳的平均半径间隙使得轴承的承载力最大,轴承刚度则随平均半径间隙的减小而增大;存在最佳的节流器轴向位置使得轴承承载力和刚度最大。利用上述结论可实现微孔阵列式径向轴承的结构参数优化。     

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。     

一种大型敞开式静压气浮止推轴承

介绍了一种大型敞开式静压气浮止推轴承的结构及节流器的结构类型,针对该轴承结构对其承载性能和静态稳定性进行了校核,最后对该轴承气浮面加工中的难点进行了介绍。     

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。     

变截面节流器对空气静压轴承承载性能的影响

为了分析可变截面节流器对空气静压轴承性能的影响,提出了变截面节流器的空气静压轴承模型,通过轴承承载表面弹性薄板的挠度变形实现节流器截面形状的动态变化。建立固体薄板变形和气体润滑的耦合偏微分方程,采用有限差分法和超松弛迭代法对耦合方程进行离散和数值求解。计算结果表明:节流器的截面形状直接决定了数值计算过程中喷嘴系数的大小,与刚性节流器的空气静压轴承相比,变截面节流器的空气静压轴承刚度提高了15%,在较高承载力的情况下能够获得更大的刚度。实验测试结果和理论分析基本一致,变截面节流器的设计方法能够有效提高空气静压轴承的静特性。     

薄膜节流器动静混合径向气体轴承性能

对薄膜节流器动静混合径向气体轴承进行理论研究与数值仿真,建立薄膜节流器内气体流动模型并进行简化,采用流体阻抗法将薄膜节流器的流量表达式并与气体轴承小孔节流流量表达式联立,使用牛顿迭代法对非线性气体雷诺方程进行处理,采用有限差分法对上述方程进行离散化进而求解含有薄膜节流器小孔节流气体轴承的雷诺方程,得到薄膜节流器的气体流量分配规律,进而获得有转速和零转速下轴承承载力。数值仿真结果表明,节流器气腔高度和节流器出口直径是薄膜节流器设计的关键参数,气腔高度越小,节流器出口直径越小,承载能力越大;使用薄膜节流器后,各节流孔的入气压力均有所降低,但是各孔之间的入气压力差增大,进而显著提高气体轴承承载能力。     

可控节流参数对液体静压轴承特性的影响研究

节流器是液体静压主轴的核心元件,其节流特性对液体静压主轴的刚度和回转精度具有直接影响。针对现有节流器在主轴工作时节流特性不可控的不足,提出一款预压预调型可控节流器。在分析可控节流器工作原理和节流特性基础上,根据流体润滑理论,建立基于可控节流器的液体静压轴承承载性能的理论模型,研究可控节流器供油压力、弹簧刚度和控制油腔压力等参数对液体静压轴承承载性能的影响规律,并与固定节流液体静压轴承的承载性能进行对比。研究发现,在其他结构参数及工作参数一定的条件下,可控节流器能够显著地提高液体静压轴承的油膜刚度;在不同偏心率条件下,可控节流液体静压轴承的最佳油膜刚度对应的节流参数不同。在开发的液体静压电主轴试验台上进行了试验研究,通过对油腔压力和油膜刚度的理论计算值与试验测量值的对比,证实了可控节流方案的有效性。     

飞轮储能磁轴承系统结构及其悬浮特性

介绍了一种由径向永磁轴承与电磁推力轴承组成的单轴主动控制的飞轮储能磁轴承系统结构 ,径向永磁轴承提供径向恢复力与轴向悬浮力 ,电磁推力轴承提供轴向恢复力。并对系统的结构参数计算及其磁悬浮特性进行了分析与讨论。研究结果表明 ,永磁轴承动、静磁环轴向位移对系统承载力与刚度有明显影响 ,采用多对磁环永磁轴承 ,有利于提高系统承载力与径向刚度     

电磁轴承的分析与设计

电磁轴承是一种新型被动磁悬浮轴承，它主要用于经济型飞轮电池上。本文将从电磁轴承的基本理论入手，先分析导体环所受的电磁力，再分析转子的受力并建立系统的运动方程，然后分析系统的稳定性，最后从设计的角度讨论这类轴承的两种设计问题。     

Theoretical analysis and experimental investigation of a porous metal bearing

To improve the tribological behaviour of porous bearings a new type of self-lubricated porous metal bearing is introduced with special non-uniform distribution of permeability. It has been manufactured using a practical production process, its local permeability varying regularly along its circumference. Theoretical analysis and experimental investigation show that: the new bearing has lower friction and higher load capacity than that of ordinary porous bearings, and there is no initial temperature rise and friction increase with the new bearing. The limiting pV(tested) value of the new bearing is about 200% that of an ordinary porous bearing. Considering non-uniform permeability and the effects of curvature, cavitation and velocity slip, a modified Reynolds equation for the oil film and lubrication equation for the porous matrix are derived. A numerical solution for the equations is obtained. Some aspects of the lubrication mechanism in porous bearings and ways of improving load capacity are also discussed.     

水润滑陶瓷滑动轴承的研究与发展

根据水润滑陶瓷滑动轴承的使用要求及研究发展现状，指出Sialon、Si3N4和SiC为适宜的水润滑陶瓷滑动轴承材料，探讨了水润滑陶瓷滑动轴承在极限载荷与极限速度条件下和精密加工场合的应用及其系统理论研究的最新方向。     

关节轴承的设计特点及分析

关节轴承是现代机械设备的重要零部件，根据关节轴承的工作特性讨论了关节轴承的应用及性能分析，为关节轴承的正确选用和进一步分析计算提供依据。     

STUDY ON PERFORMANCE OF COMPOSITE JOURNAL BEARING SEALED AND LUBRICATED WITH FERROFLUID

ＳＴＵＤＹＯＮＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＣＯＭＰＯＳＩＴＥＪＯＵＲＮＡＬＢＥＡＲＩＮＧＳＥＡＬＥＤＡＮＤＬＵＢＲＩＣＡＴＥＤＷＩＴＨＦＥＲＲＯＦＬＵＩＤ①ＺｈａｎｇＳｏｎｇＫｏｎｇＸｉａｎｍｅｉＣｈｅｎＤａｒｏｎｇＮａｔｉｏｎａｌＴｒｉｂｏｌｏｇｙＬ...     

滚动轴承CAD系统的开发与研究

介绍滚动轴承CAD系统的研究发展历程 ,指出当前进行滚动轴承微机CAD系统的研制开发时应采用ObjectARX参数化绘图技术 ,利用ActiveXAutomation技术调用AutoCAD2 0 0 2 ,以VB6 0或VC6 0语言编制程序进行滚动轴承的计算、滚动轴承的数据库管理、滚动轴承的三维工程图和二维工程图的绘制。实现真正意义上智能化的滚动轴承CAD系统     

承载台可柔性滑动的车辆轴承内径自动测量机

介绍了一种承载台可柔性滑动的铁路车辆轴承内径自动测量机。详细论述了机械和控制部分的设计原理及方法,并给出了控制程序编写流程图。该装置能精确、自动测量铁路车辆轴承内径。     

智能轴承关键技术及发展趋势

智能轴承是具有自感知、自决策及自调控功能的轴承单元,是高端轴承发展的主要方向。首先,分析了智能轴承的特点,总结了智能轴承的国内外研究进展和发展动态,认为目前智能轴承技术尚处在初级阶段,自决策和自调控功能尚不成熟;其次,探讨了智能轴承关键技术,包括传感器技术、自供电/无线供电技术、信号无线传输技术、轴承状态智能评估及智能诊断技术以及轴承状态智能调控技术;最后,讨论了智能轴承系统化、监测信息多样化及智能化的发展趋势。     

高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状与发展

从弹流润滑理论和实验技术两个方面综述高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状，并指出现有研究所存在的问题，及未来高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究的方向。