边界元方法在研究气体静压轴承静特性中的应用

本文应用边界元方法研究了在二维流动假设下，气体静压圆柱轴承的静态特性。并将其计算结果与其它分析方法的计算结果进行了比较，证明了该方法在这一领域应用的可行性。     

气体静压轴颈轴承振动频率特性研究

针对气体静压主轴的运动特性和气体静压润滑轴承的参数结构，提出了采用质量一弹簧结构方法来等效气体静压轴颈轴承系统，并建立了系统二自由度运动方程，最终确定了系统的主坐标系和固有频率。仿真实验证明，当气源干扰力频率与系统的固有频率相等时，会发生共振现象，导致主轴中心运动轨迹发散。     

透平膨胀机新型切向小孔气体轴承静特性的实验研究

为减小普通切向小孔供气轴承的耗气量,本文提出了一种新型切向小孔供气轴承。静态性能的测试表明,这种新型轴承具有耗气量小、刚度大等优点。     

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。     

透平机小孔气体轴承性能的研究

利用有限元法求解稳态和摄动雷诺方程，对双排径向小孔静压气体轴颈轴承的静，动特性进行了分析。     

非均匀供气静压气体径向轴承的静特性分析

非均匀供气可以实现静压气体轴承的刚度调节,增强轴承的承载能力。为了探究非均匀供气条件对静压气体轴承内压力分布和静态特性的影响,以双排供气径向气体轴承为研究对象,采用数值计算对不同供气方式(变压供气孔位置、区域范围)和供气压力下轴承的静态特性进行了研究。数值计算结果表明:变压供气孔的位置对轴承的静特性有较大影响;当在主要承载区内增大供气压力时,可显著增强轴承的动静压效应;增加压力可变的区域范围有助于提升轴承承载力,但耗气量也相应有所增加;增加承载侧供气压力和减小非承载侧供气压力都可以有效提升轴承承载力,后者还可以减小气体总流量;承载侧与非承载侧的供气压差越大,越有利于轴承承载力的提升。     

可倾瓦径向气体轴承的静动特性的理论研究

运用小扰动法和线性PH的思想,采用有限差分亚松弛的数值方法求解了可倾瓦径向动压气体轴承单块瓦的静、动特性方程。通过比较,得出一系列静特性参数和16个动特性参数,并讨论了影响静、动特性参数变化的因素。计算数据表明,轴承数和轴颈偏心率对轴承静态和动态特性的影响较大,并且瓦片参数取值推荐为L/D=1.0,α/β=0.65。     

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.     

主动控制节流气体润滑轴承静动态特性研究

将表面节流与主动控制节流相结合,提出了一种新型的主动控制节流气体润滑轴承,采用工程简化计算与有限元分析相结合,对轴承进行了理论分析,建立了该轴承的理论分析模型,较好地解决了数值计算中多重迭代与快速收敛问题,理论分析和试验研究结果表明,该轴承通过主动控制节流器对轴承压力的反馈控制,轴承静动态性能显著提高。     

气体静压球轴承的静特性分析及其实验研究

针对空气静压球轴承雷诺方程求解困难的问题,应用Matlab PDE工具箱提出了一种比较方便的数值求解方法,该方法通过坐标变换将气体润滑三维球面展成二维矩形平面,再将球面轴承的Rey-nolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,进而以Matlab PDE工具箱为求解器,编制迭代计算程序,对其静特性进行计算。并研制了一套基于空气静压球面轴承的主轴样机对数值仿真结果进行验证,结果表明该方法比较理想,该方法在流体润滑领域有一定的应用前景。     

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。     

基于气固耦合的静压气体轴承静态性能仿真研究

为了探究静压气体轴承的静态性能,运用CFD软件进行气固耦合仿真,对可变节流静压气体止推轴承的静态性能相关影响因素进行研究,得到不同状况下的轴承静态性能变化规律。结果表明:可变节流静压气体轴承速度流场变化过渡更为平稳,可有效促进工作时稳定性;提高供气孔压力可以提高轴承的承载力和刚度,同时耗气量会明显增加;增大节流孔的直径可以有效提升轴承承载力,但峰值刚度反而下降,耗气量亦会增加。     

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。     

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。     

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。     

流体静压多孔质球面轴承静态性能分析

对流体静压多孔质球面轴承进行理论分析,给出了其有限元计算方法,同时利用实验验证理论计算的正确性。结果表明,气体静压实验数值和有限元计算结果吻合良好,实验数值和有限元计算结果之间的误差小于10%,产生误差的原因是有限元数值计算没有考虑到流体的惯性效应、速度滑移、多孔质球窝的变形以及轴承表面粗糙度的影响;气体静压球面轴承的承载能力和静态刚度明显小于液体静压球面轴承,气体静压球面轴承刚度低的主要原因是所用的多孔材料孔隙度较大,即多孔材料的渗透率较大。     

空气静压多孔质止推轴承多孔质圆板的变形

在获取空气静压多孔持轴承的静态性能的过程中，有很多问题需要慎重考虑，其中包括惯性效应，速度滑移，多孔质渗透率的变化，多孔质表面粗糙度以及多孔质平板的变形，给出了止推轴承中多孔质平板的变形原理以及相应的粘结剂的弹性变形，同时给出了测量多孔质平板变形的方法和相应迭代方法的原理。     

可变节流高度气浮支承结构设计及静态性能分析

为研究节流高度的变化对气浮支承性能的影响,设计一种可变节流高度的气浮支承。建立气浮支承CFD模型,分析节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力的变化对气浮支承静态性能的影响。研究结果表明:气浮支承的承载能力随节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力增大而增大;节流高度、均压腔深度、供气压力的增大能提高气浮支承刚度,而节流口直径的增大会导致刚度的降低;气浮支承的体积流量随节流口直径、节流高度、均压腔深度和供气压力增大而增大。     

基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究

为了提高小孔节流空气静压轴承的静动态性能,基于流体力学和固体力学的基本控制方程,建立小孔节流空气静压轴承双向流固耦合数值模拟模型;采用静态数值模拟方法获取了设计参数对承载力和刚度的影响规律,进一步对微气膜间隙内三维流场特性进行了分析,有效降低了微气膜间隙内气体冗余现象对空气静压轴承动态稳定性的影响,并在数值计算的基础上对空气静压轴承结构和工作参数进行优化设计;在气体静压试验平台上对自行研制的空气静压轴承进行静动态特性测试。试验结果表明:所提出的数值模拟方法具有很好的预测效果;所采用的优化设计方法能够显著提升空气静压主轴的静动态特性。     

小孔节流空气静压轴承位移阻抗性能*

为提升空气静压轴承对动载荷的抵抗能力,针对气膜-被支承件系统的位移阻抗性能进行研究,讨论轴承参数对位移阻抗的影响。首先采用数值仿真并结合动网格技术讨论轴承气膜的刚度、阻尼特性;然后对于气膜-被支承件系统的位移阻抗性能进行研究,基于径向基神经网络模型构建近似模型,讨论激励频率、孔径、气膜厚度、供气压力对位移阻抗的影响特性;最后基于优化设计,在不同给定激励频率下获取使轴承位移阻抗最大的参数组合,并就优化结果进一步对力学性能进行了讨论。研究表明：位移阻抗随频率增加而增加,其余参数对其具有非单调影响;在小气膜厚度下,位移阻抗更大,然而单纯增减供气压不能提升位移阻抗,即不能通过单纯调整供气压提升气膜抵抗动载荷的能力;由于位移阻抗直接反映气膜对动载荷的抵抗能力,因此基于优化设计提升位移阻抗,可以有效增强气膜对动载荷的抵抗能力,进一步提升轴承的动力学性能。相关优化建模流程可为以动力学性能提升为目的的轴承设计提供参考。