异形节流腔动静压气浮轴承承载特性

合集下载

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究卢志伟;马方杰;刘波;张君安【摘要】为了实现对静压气浮轴承的动特性进行研究,提出并设计了一种具有可变截面积均压槽的静压气浮轴承,结合气浮轴承的力学振动模型采用微扰动法建立了气浮轴承动态控制方程,运用有限差分法对气浮轴承动态控制方程进行了数值求解,得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼.计算结果表明:当振动较小时静压止推气浮轴承的动态刚度值与静态刚度值相当,在气膜间隙为5.5 μm左右时,气浮轴承的动、静刚度均达到最佳值;在同一供气压力下,随着气浮轴承气膜间隙的增大,其动阻尼呈非线性减小,气膜间隙对气浮轴承动阻尼系数的影响较大.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】6页(P149-154)【关键词】机械学;气浮轴承;微扰动;动刚度;动阻尼;有限差分【作者】卢志伟;马方杰;刘波;张君安【作者单位】西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TH133.36DOI:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.01.022随着精密、超精密技术的发展,对气体静压轴承的刚度、精度及稳定性都提出了更高和更迫切的要求[1-2]。

由于气体的可压缩性,对提高气体静压润滑轴承的气膜刚度带来很大的困难,因此提高气体静压轴承的刚度是气体静压轴承研究领域的难点和热点之一,属于前沿问题[3-4]。

传统的气体静压止推轴承都采用小孔、环面、狭缝等节流阻抗固定的节流器,其承载能力和刚度的提高非常有限。

对气浮轴承刚度进行反馈控制是实现高刚度甚至无穷静刚度的一条有效途径,近十几年来国内外开展了不少这方面的研究,但是在气浮轴承应用方面的进展并不明显[5]。

为使气浮轴承刚度的提高有新突破,根据气膜间隙变化或相应的压力分布变化改变均压槽的截面积,在承载面采用弹性薄板来实现可变截面均压槽的气浮轴承是一种很有应用前景的新型高刚度气浮轴承[6]。

气浮推力轴承支撑平台平衡机制及静特性分析

ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ａｉｒｄｙｎａｍｉｃｌｕｂｉｃｒａｔｉｏｎｃｏｕｐｌｅｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｉｒｉｆｌｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｌｏｆｗｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎａｎｄｇａｓｌｆｏｗ，ａｎｄＲｅｙｎｏｌｄｓｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｇａｓａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌｏａｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎａｉｒｖｉｓｃｏｓｉｔｙｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｓｉｎｔｙｐｉｃａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｐｅｅｄａｎｄｌｏａｄｉｎｇｏｆ
２０１７年９月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｓｅｐ．２０１７
第４２卷第９期
Ｖｏ１．４２Ｎｏ．９
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４ — ０１５０．２０１７．０９．００４

基于小孔节流的液体动静压球轴承动态特性分析

为矩形块状, 流出油腔的流量分别为 Q 1 、Q 2 、Q 3 、Q 4 ,
构如图 1 所示。
在图 1 中,工作时,供油系统将指定压力的润滑油
导入,润滑油流经粗过滤装置 8、油泵 7 和精过滤装置
5 后筛掉油中杂质,此时如润滑油压力过大,润滑油则
会经溢流阀 6 回流到油箱内;过滤后的润滑油通过小
孔节流器 3 流入轴承间隙,支撑起轴承的凸半球 1,最
后随转子转动流回到油箱 9,形成了完整的液压回路。
lubrication of spherical hybrid sliding bearings is established and the Reynolds equation under laminar flow state is deduced from
this model. The pressure distribution of the oil chamber and oil edge are calculated according to the flow conservation principle of
Corresponding author: SHEN JingFeng, E-mail: shjf@ , Tel:+86-21-55273617
The project supported by the Shanghai Sailing Program ( No.19YF1434500) .
为偏心率,则偏心率的表达式为
ex
ìï
ε =
ï x h0
ï
ey
ï
(4)
íε y =
h0
ï
ï
e
ïε = z
z

空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析

空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析摘要：空气静压主轴是现代高速加工领域中广泛应用的一种主要技术装备。

本文通过对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，探讨了提高主轴精度和稳定性的方法，为空气静压主轴的进一步优化提供了参考。

关键词：空气静压主轴、轴承、微振动、稳定特性、精度一、引言空气静压主轴是一种采用气体静压原理来实现轴承支撑的主轴装置。

与传统的机械轴承相比，空气静压主轴具有摩擦小、寿命长、噪音低等优点，特别适用于高速加工领域的需求。

然而，由于空气静压主轴的工作原理本身存在一定的不稳定性，会导致微振动的产生，进而影响主轴的精度和稳定性。

因此，对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，对提高主轴的加工精度和稳定性具有重要意义。

二、空气静压主轴的微振动机理空气静压主轴的微振动主要受到以下几个因素的影响：1. 气膜刚度不均匀性：由于气膜厚度在轴向和径向上的不均匀分布，会引起气膜刚度的不均匀性，从而导致主轴的微振动。

2. 气膜传递特性：空气静压主轴的传动介质是气体，具有一定的传递时滞特性。

当主轴受到外界扰动时，气膜的饱和时间和响应时间都会导致微振动的产生。

3. 轴承的动力特性：轴承的刚度和阻尼是影响主轴微振动的重要因素。

一般来说，刚性较高的轴承可以减小主轴的振动。

三、空气静压主轴的稳定特性分析空气静压主轴的稳定性是指主轴在工作过程中的振动情况，用来评估主轴的加工精度和稳定性。

主要通过以下几个方面进行分析：1. 动力学分析：通过分析主轴的动力学特性，可以得到主轴的固有频率和振型。

固有频率越高，主轴越稳定。

2. 振动测试：利用加速度传感器等测试设备对主轴的振动进行实时监测和分析，可以了解主轴在不同工况下的振动情况，从而进一步优化主轴结构。

3. 数值模拟：通过数值模拟方法，可以对主轴的传动特性进行仿真分析，包括气膜刚度、气膜响应时间等参数的变化对振动产生的影响。

四、提高空气静压主轴稳定性的方法为了提高空气静压主轴的稳定性和加工精度，可以采取以下方法：1. 优化气膜结构：通过改变气膜刚度和厚度的分布，提高气膜的均匀性，减小主轴的微振动。

表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究

硕士学位论文（工程硕士）表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究STATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARING徐福鑫哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH133.36 学校代码：10213 国际图书分类号：621.8 密级：公开工程硕士学位论文表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究硕士研究生：徐福鑫导师：刘海涛副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TH133.36U.D.C.: 621.8Dissertation for the Master Degree in EngineeringSTATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARINGCandidate：Xu FuxinSupervisor：Associate Prof. Liu Haitao Academic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Mechanical Engineering Affiliation：School of Mechatronics Engineering Date of Defence：June, 2018Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超精密机床主轴逐渐采用气体润滑取代传统的液体润滑。

而静压气体轴承的节流方式主要为小孔节流，不过小孔节流存在承载力和刚度较低的问题，减小最佳刚度对应的气膜厚度以提高刚度和承载力是十分有效的方法，而小孔节流的结构限制了气膜厚度的降低。

工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析

工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析
1工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性研究
工业缝纫机主要是指机床工业中的缝纫机，用于加工图案、装饰缝织品，而气浮旋梭轴承是其中的关键设备部件。

气浮旋梭轴承的气膜是它能够承载物体并保证运行特性的关键，因此研究其气膜的承载特性具有很重要的意义。

2研究方法
本文将采用数值模拟方法来研究气浮旋梭轴承的气膜承载特性。

利用影响气膜承载能力的主要参数——气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率以及温度等参数，进行模拟，从而获得不同参数下轴承气膜的传递压力，并分析轴承气膜的力学性能，最终找出影响轴承气膜承载能力的主要因素。

3模拟结果
结果表明，轴承气膜承载能力与气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率和温度等参数具有明显的关系，随着上述参数的改变，轴承气膜的承载能力会不断提高。

空气伤痕率是影响气膜承载能力的最主要参数，为此，气膜生产应重点控制伤痕率，以提高轴承气膜的承载能力。

4结论
通过对气浮旋梭轴承气膜承载特性的分析，发现轴承气膜的承载能力会受到气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率以及温度等因素的影响，空气伤痕率是影响气膜承载能力的最主要参数，应重点控制以提高轴承气膜的承载能力。

动静压气体轴承的结构参数设计

2019年第6期
液压与'动
29
doi ： 10.11832/j. issn. 1000-4858.2019. 06.006
动静压气体轴承的结构参数设计
王东强，于贺春，王广洲，李智浩，赵则祥
(中原工学院机电学院，河南郑州450007)
摘要：针对人字槽狭缝节流动静压气体轴承的结构参数对轴承静态特性的影响，采用四因素三水平
引言动静压轴承是高档精密机床及测量仪器的主要部
件，具有稳定性好、精度高,抗干扰能力强等优点［1"4］o 目前，动静压轴承润滑方式有水润滑、油润滑、气体润滑等［5-6］o其中，以空气作为润滑介质的动静压轴承受到越来越多的科研人员的重视,在高精度磨床,圆柱度仪、三坐标测量机等精密设备上得到广泛应用。
专家学者对气体动静压轴承的各方面特性进行了大量研究。王云飞等［7］在《气体润滑理论与气体轴承
设计》一书中详细介绍了动静压混合润滑气体轴承的稳态设计和动态设计，为孔式、缝式、孔-腔型的气动静压轴承提供了理论指导。孟曙光、郭胜安等［8-9］分别采用CFD软件仿真和数值计算的方法对小孔节流深
收稿日期：2018-08-31 基金项目：国家自然科学基金(51405523,51475485) 作者简介：于贺春(1982*),男，河南驻马店人,副教授，博士，主要研究方向为气体润滑技术、精密机床。
0.53
0.49
7
3
1 3 3 3 0.43
0.71
0.40
0.42
0.41
8
5
2 2 3 1 0. 33
0.44
0.39
9
6
2 3 1 2 1.00
0. 33
0.67
4

动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究

动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究摘要：动静压气体轴承是一种典型的非接触式轴承，其优势在于可实现高速、高精度及长寿命的转子支撑。

然而，动静压气体轴承的动态特性对系统的稳定性具有重要影响，对其动态特性进行分析和稳定性控制方法进行研究具有重要意义。

本文基于气体动力学原理，通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，并提出一种稳定性控制方法，以提高其稳定性和性能。

关键词：动静压气体轴承；动态特性；稳定性控制；气体动力学引言动静压气体轴承是一种基于气体动力学原理工作，具有非接触式支撑转子的轴承。

相较于传统的机械轴承，动静压气体轴承具有无需润滑剂、摩擦损失小、寿命长的优点，因此广泛应用于高速、高精度的转子系统中，如航空航天、精密制造等领域。

然而，由于轴承自身的结构及工作原理等因素，动静压气体轴承存在一些不稳定的动态特性，如摆动、振动、涡旋等。

本节将通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，以及提出一种稳定性控制方法。

希望通过这些研究，能够更好地理解动静压气体轴承的动态行为，并提供一些解决方案，以提高其稳定性和性能。

动静压气体轴承的动态特性分析动静压气体轴承的动态特性分析是研究该轴承系统稳定性的前提。

在分析之前，首先需要对动静压气体轴承的气体动力学原理有一定的了解。

动静压气体轴承是基于气体动力学原理工作的，其原理是通过强制流体在轴承内形成气体薄膜，使得转子与静子之间形成气体动力支撑，从而实现转子的非接触式支持。

基于此原理，可以建立动静压气体轴承的数学模型。

该模型通常包括动力方程和气体方程两部分。

动力方程描述了转子在轴承中受到的各种力的平衡关系，包括气膜的静压力、动压力以及摩擦力等。

而气体方程描述了气体在轴承油膜中的流动行为，一般采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程进行描述。

通过对动力方程和气体方程的数值求解，可以得到动静压气体轴承的动态特性，如转子的偏心量、刚度系数以及阻尼系数等。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

关键词：气体润滑；节流腔；气浮轴承；承载能力中图分类号：ＴＨ１３３．３５文献标识码：Ａ文章编号：０２５４— ０１５０（２０１３）７— ０４１ — ５
ＢｅａｒｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤｙｎａｍｉｃａｎｄＳｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｕｒｅ
ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｖａｌｕｅｏｆｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｔｈｅｇａｓｓｕｐｐｌｙｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｂｅａｒｉｎｇｓｐｅｅｄｓｈｏｕｌｄｂｅｌｉｍｉｔｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｐｅｃｉｌ－ａｓｈａｐｅｄｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｓｔｕｃｒｔｕｒｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆａｉｒｂｅａｉｎｔｇ．
ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇｗｉｔｈＳｐｅｃｉａｌ・ｓｈａｐｅｄＴｈｒｏｔｔｌｉｎｇＣａｖｉｔｙ
ＨａｏＡｉｐｅｎｇＪｉａＹｕｈｏｎｇ
（ｃｈＳｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｏｒｎａｕｔｉｃｓｎｄａＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
ｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅａｉｒｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｒｅｅｄｅｒｅｇｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｓｐｅｃｉａｌ — ｓｈａｐｅｄｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｈａｓａｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈ
异形节流腔动静压气浮轴承承载特性
郝艾鹏贾玉红
北京１００１９１）
（北京航空航天大学航空科学与工程学院
摘要：采用有限体积法研究三自由度异形节流腔气浮轴承的承载特性。通过对三自由度异形节流腔气浮轴承内部流场的仿真分析，探讨轴承转速与供气压力对气浮轴承承载特性的影响，并就承载特性与常规节流腔结构气浮轴承进行对比。结果表明，三自由度异形节流腔气浮轴承的承载特性与供气压力及轴承转速呈非线性关系，为使轴承承载能力处于最优值，应将供气压力与轴承转速做出限定；采用异形节流腔结构，较常规节流腔结构，在相同工况条件下，可显著提升气浮轴承的承载能力，说明三自由度异形节流腔气浮轴承拥有更加优异的承载能力。
２０１３年７月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊｕｌｙ２０１３
Ｖｏ１．３８Ｎｏ．７
第３８卷第７期

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４— ０１５０．２０１３．０７．００９
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｉｔｅｖｏｌｕｍｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅａｉｒｂｅａｉｎｔｇｗｉｔｈｔｈｒｅｅｄｅｇｒｅｅｏｆｒｅｆｅｄｏｍｓｐｅｃｉａｌ・ｓｈａｐｅｄｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｌｆｏｗｉｆｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｎｄａｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｉｒｂｅａｒｉｎｇｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅａｉｒｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌ — ｓｈａｐｅｄｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｎｄａｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎｌａｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇ