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。     

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.     

基于分形理论多孔质石墨渗透率的研究

针对用于多孔质气体静压轴承的多孔质石墨结构的复杂性,从其结构形成机理出发,利用分形几何理论, 对多孔质气体静压轴承性能的影响起至关重要作用的渗透率进行研究,并建立多孔质石墨渗透率与其分形维数之间的定量关系,使多孔质石墨的宏观参数与微观结构建立联系。利用Matlab软件编写的程序,对多孔质石墨的组织结构进行分析,确定孔隙的分形维数,通过模型求得多孔质石墨的渗透率,并通过试验验证了模型的正确性。     

多孔质气浮轴承制造工艺对多孔材料渗透性能影响的实验研究

多孔质材料用作多孔质节流器通常要经过加工处理,为了探究多孔质气浮轴承的合理制造工艺以及多孔材料的孔隙结构和渗透率随着不同加工状态的变化,研究加工工艺对多孔材料孔隙结构的影响,分析并测试加工过程中多孔材料的渗透率大小及均匀性,并对制成的气浮轴承进行静态性能测试。结果表明:普通的机械加工如车削和磨削均会让多孔材料的表面堵塞,而腐蚀和研磨加工是恢复多孔材料渗透性的常用方法,其中研磨是使多孔材料满足要求的最佳工艺;不同粒径大小的研磨液对多孔材料渗透率的恢复程度不同,多次研磨后的渗透率要大于单次研磨的渗透率,表明通过研磨工艺可以主动控制多孔材料的渗透性能,制造出性能优良的多孔质气浮轴承。     

基于分形理论多孔质石墨渗透率的研究

针对用于多孔质气体静压轴承多孔质石墨结构的复杂性。从其结构形成机理出发。利用分形几何理论，对多孔质气体静压轴承性能影响起至关重要作用的渗透率进行研究。并建立多孔质石墨渗透率与其分形维数之间的定量关系。使多孔质石墨的宏观参数与微观结构建立0联系。     

多孔质气体止推轴承跨缝过程时变特性研究

针对某大型超平气浮支撑平台上卫星模拟器所使用的多孔质气体止推轴承,在跨越气浮平台的拼缝过程中存在的运动卡滞和自激振动问题,建立多孔质轴承气体润滑理论模型,考察气体轴承的稳态特性;使用有限元法分析多孔质气体轴承通过拼缝时的动态时变特性,并分析压力分布、承载能力、倾覆力矩的变化。结果表明:平台拼缝间隙的存在对多孔质气体止推轴承压力分布造成了较大的影响,导致跨缝过程中其承载能力大幅降低,从而造成轴承表面划伤,因此在轴承的设计选用中应留有较多的承载余量;多孔质气体止推轴承在跨峰过程中,在其运动方向上存在呈正弦波动的倾覆力矩,但对其正常使用不会造成影响。     

影响空气静压多孔质轴承静态性能的有关因素

多孔质材料节流器比传统的节流器具有显著的优点，如设计和制造简单、很高的承载能力和刚度、优越的阻尼特性，甚至更加复杂的多孔质空气静压丝杠螺母副也能够获得。在对多孔质气体静压轴承分析时，多孔质材料内部流体的惯性效应以及多孔质轴承表面的速度滑移对所建立的简化数学模型的应用是一个很大的障碍，给出了在得到多孔质轴承的静态特性时需要考虑的问题，如惯性效应、速度滑移、多孔质表面粗糙度以及多孔质平板的变形等。     

气体静压多孔质止推轴承静态特性的理论发展

多孔质材料被用来作空气静压轴承的节流器在过去已经广为报道了。多孔质材料节流器化传统的了流器具有一些显的优点,如设计和制造简单,很高的承载能力和刚度,更优越的尼特性以及体成。甚至更加复杂的几何结构如球轴承,空气静压丝杠也能够很容易获得,到目前为止,止推轴承尤其是圆板状的止推轴承是进行理论分析的最简化的几何模型,同时也是报道最多的。本首先介绍多孔质空气静压轴承的理论,接着着重介绍多孔质止推轴承的理论发展,最后,作讨论了关于多孔质介质的进一步研究的方向。     

多孔质气体静压径向轴承的Fluent仿真与实验研究

多孔质气体静压轴承相比传统的小孔节流轴承具有更高的承载能力,更好的稳定性及便于加工等优点。应用基于有限体积法的软件Fluent分析偏心率、多孔质材料渗透率、轴承长径比和平均气膜厚度等关键因素对多孔质径向轴承静态性能的影响,分析结果显示,在给定轴承平均气膜厚度的情况下,存在最佳的渗透率区间使得承载能力最大,增加轴承长径比和减小平均气膜厚度均可以提高多孔质径向轴承的承载能力及刚度,但需要根据加工装配工艺要求及实际工况选择合适的参数。设计制造中心供气新形式的多孔质径向轴承,通过仿真得到气膜间隙的压力分布及承载能力,并通过实验验证仿真结果的正确性。仿真和实验结果表明,该结构形式的多孔质径向轴承承载性能优良。     

多孔质含油轴承的理论研究进展

概述了流体在多孔基体中的流动特性和多孔质含油轴承的理论计算模型。分析了多孔质含油轴承的润滑机理、多孔质材料的特性、3种动量方程模型。对应用于多孔质含油轴承的理论计算方程，指出了应用条件、数值求解方法。含油轴承在多种影响因素下的耦合计算对于工程应用有一定的指导意义。     

Static characteristics of aerostatic porous rectangular thrust bearings

A theoretical analysis of the steady state performance of aerostatic rectangular thrust bearings with porous pads is presented. The equations governing the gas flow through the porous pad and the bearing clearance are solved simultaneously using a finite-difference method to obtain the pressure distribution in the bearing clearance. The load capacity, the mass rate of flow and the static stiffness are calculated numerically for different bearing dimensions and operating pressures and are presented in graphical form. The load capacity predicted for a square bearing correlates with previous results.     

Static tilt characteristics of aerostatic rectangular double-pad thrust bearings with compound restrictors

Aerostatic rectangular thrust bearings with compound restrictors have often been used in ultra-precision machine tools and precision measuring equipment because high bearing stiffness is easily achieved. Compound restrictors combine a feed-hole restrictor with a groove compensation restrictor. This paper investigates, theoretically and experimentally, the static tilt characteristics of aerostatic rectangular double-pad thrust bearings with compound restrictors, when coupled loads or offset loads are applied. Furthermore, the usefulness of aerostatic thrust bearings with compound restrictors is clarified by comparison with the characteristics of conventional aerostatic thrust bearing with feedhole restrictors.     

Effects of velocity slip,anisotropy and tilt on the steady state performance of aerostatic porous annular thrust bearings

The analysis predicts the steady state performance characteristics of externally pressurized annular porous gas thrust bearings of finite pad thickness. The modified Reynolds equation, governing the flow in the bearing clearance, is derived from the Navier-Stokes equations using the Beavers-Joseph slip velocity condition at the porous interface. The anisotropy of the porous matrix and the tilt of the bearing are also taken into account. The dimensionless load capacity, the mass rate of flow and the static stiffness are computed numerically and presented in the form of charts for various operating parameters and bearing dimensions. The effect of slip is to reduce the load capacity and to increase the mass rate of flow for all values of the feeding parameter.     

Comparison between externally pressurized gas thrust bearings with different orifice and porous feeding systems

This paper analyzes the influence of feeding system type on the performance of externally pressurized gas bearings. It compares the optimum characteristics regarding load capacity, stiffness and flow rate of an air thrust bearing which can be obtained by using different kinds of multiple inlets specifically designed with orifices or porous compensation. The investigations have shown that optimum performance may be achieved for each of these different feeding systems, which depend on an optimum number of inlets, position of orifices, or permeability coefficient of the porous material.     

基于匀压和阻尼的空气静压轴承静态特性研究*

针对常规空气静压轴承设计时存在的承载能力、刚度与气动锤之间的矛盾,提出一种基于虚拟均压和被动阻尼设计方法。采用该方法设计一种含环布均压槽和阵列阻尼孔的矩形平面空气静压止推轴承,并研究其静态特性。研究结果表明：与常规空气静压轴承结构相比,设计的空气静压止推轴承在供气压力0.5 MPa下的最高承载力提高了43.4%,最高刚度提高了51.3%;减小阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳刚度特性;增加阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳静态特性和动态稳定特性的综合性能。     

The combined effects of the centripetal inertia and the surface roughness on the hydrostatic thrust spherical bearings performance

This paper deals with the surface roughness and the predominant centripetal inertia terms due to the shaft rotation of the externally pressurized thrust spherical bearings. The solutions are presented for the fitted type of bearings, un-recessed and recessed hemispherical and partial hemispherical seats, with capillary tube and orifice restrictors. On the basis of the stochastic theory, Reynolds equation is developed. The bearing surfaces are assumed to have randomly distributed roughness. Expressions for the pressure distribution, load carrying capacity, volume flow rate, frictional torque, friction factor, power factor, power losses and stiffness factor are obtained. The paper shows the combined effects of the centripetal inertia and the surface roughness on the bearing performance. An optimum design based on the minimum power losses, minimum flow rate and optimal restrictor dimensions is theoretically examined.     

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。     

气体静压小孔节流与多孔质节流性能的比较

本文给出了传统的小孔节流和多孔质节流轴承的理论分析，分析了外部供压气体轴承的进气形式对轴承性能的影响，对于不同类型的小孔节流和多孔质节流的轴承，本文给出了实验结果，并对轴承的性能参数即承载能力，刚度等进行了比较，作者分析了小孔节流和多孔节流止推轴承的承载能力和刚度，结果表明多孔质止推轴承同小孔节流轴承相比，具有高的承载能力。