基于静特性分析的环面节流静压圆盘止推气体轴承参数设计
气体静压止推轴承静态性能的数值仿真与实验研究

W U Dig h T o Jz on nz u a ih g
(nt t o ehn a M nf t n eho g,h a cdm nier gPyi , ayn i un 290C ia I i e f cai l au c r gT cnl yC i ae yo E g en hs sMi ag e a 1 ,h ) st M u c au i o nA f n i c n Sh 6 0 n
气 体 静 压止 推 轴 承 静 态 性 能 的数 值 仿 真 与 实 验 研 究
吴定柱 陶 继 忠
( 国工程物理研究 院机械制造工艺研究所 四川绵 阳 6 10 中 29 0)
摘要 :应用 Fun 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 l t e
wa i ltd b l e ts fwae T e efc ft e da tro rf er srco ,wo kn r ao rfc e t co n u - s smuae y F u n ot r . h fe to imee foi c e t t r h i i r ig ae foi er sr tra d s p i i py arp e s r n t esai efr n e o e o tt h s e rn swa n lz d.Th e u t ho h tte c ry n a l i r su e o h ttcp ro ma c fa r sai tr tb a ig sa ay e c u er s lss w t a h ar i gc — p ct ft ea rsai h s e rn sd ce s swi n ra i gt ed a tro rfc e titr;wi malg sf m la — a i o h eo ttctr tb a g e r a e t ic e sn h imee foi er srco y u i h i t s l a l ce r h i ac n e,te si n s n ra e t n r a ig te d a tro rfc e titr h t f e sic e s swi i ce sn h imee fo i er srco ,wih b gg sfl ce r n e,t e si n s n f h i t i a m la a e i h tf e si — f
静压止推气体轴承性能分析

计算流体力学和相关的计算传热学,计算燃烧学的原理是用数值方法求解非线性 联立的质量、能量、组分、动量和自定义的标量的微分方程组,求解结果能预报流动、 传热、传质、燃烧等过程的细节,并成为过程装置优化和放大定量设计的有力工具。 计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验,它从基本物理定理出发,在很大 程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备,在科学研究和工程技术中产生巨大的 影响。不但如此,计算流体力学还能够处理一些实验和理论分析都难以解决的问题。 NASA 曾经研究一种新型飞机(Aerospace Plane),这种飞机将以 20 倍音速以上的速度 飞行。因为这样的马赫数远远超过现在风洞的能力,所以无法使用风洞实验满足研究
小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

2008年9月第33卷第9期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GSe p.2008V ol 133No 193基金项目:新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET 20520834);长江学者和创新团队发展计划资助项目(I RT0746)1收稿日期5作者简介侯予(3—),男,教授,博士生导师,研究方向为高速透平机械及气体润滑技术、新型制冷技术等12y @1xj 111小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析3侯 予1 赵祥雄2 陈双涛1 陈纯正1(11西安交通大学制冷与低温工程研究所 陕西西安710049;21河南农业大学机电工程学院 河南郑州450002)摘要:介绍了计算流体力学软件FL U E N T 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F LU E NT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用FL U E N T 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。
关键词:气体轴承;静压轴承;止推轴承;FLUE N T中图分类号:T H11712 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)9-001-3Num er i ca l Ana lysis of Externa lly Pr essur ized Ga sThr ust Bea r i n g with Supply HolesHo u Yu 1 Zhao Xia ngxi ong 2 Che n S hua ngta o 1 Che n Chunz he ng 1(11Institute of R efri ge ra ti on and C ry ogenic Engi neering,Xi ’an J iaot ong University,X i ’an Shaanxi 710049,Ch i na;21College ofM echanical and Elec trical Enginee ring,Henan Agricultural University,Zheng zhou Henan 450002,China )A bstr ac t:A soft war e of Comp utati onal Fluid D yna m ics (CFD),F LU E N T,was intr oduced and u sed in the r esearch ofgas bearings .Physical and m athe matical models were p r opo sed and si mp lified according to the usual assump tion .B y u sing F LUEN T,the nu merical si mulati on was made on the externally p r essurized gas thrust bearing with supp ly holes .The static par ameters such as l oad capacity,p ressu rized gas c on su mp tion and the p r essure filed of this thrust bearing wer e ob tained .The characteristic of p ressure d ive close to f eeding ho les under special c onditi on was caught successfully .The numerical si mu lati on r esu lts w ere comp ared w ith the results of classic methods and ex p eri men t,which show s that the nu merical analy 2sis using F LU ENT is suitab le and of high accuracy for gas bearings .Keyword s :gas bearing;externally p ressu rized bearing;thrust bearing;FLUEN T 由于静压轴承工作稳定,使用寿命长,承载力大,加工方便,因此静压止推轴承在工业领域得到了十分广泛的应用。
静压球面气体轴承工作特性数值分析

静压球面气体轴承工作特性数值分析
张珂;刘大鹏
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)6
【摘要】针对传统的主控雷诺方程推导过程中使用的连续性方程在静压气体轴承
的节流孔处并不适用的问题,对雷诺方程进行修正。
基于保角变换方法、牛顿迭代法、有限差分法和松弛迭代法对轴承气膜流场区域修正雷诺方程进行计算,得到在
不同供气压力下节流孔分布锥顶角处气膜压力沿周向的分布,分析供气压力、径向
偏心率和节流孔直径对静压球面气体轴承径向承载力、轴向承载力和耗气量的影响。
结果表明:静压球面气体轴承的径向和轴向承载力受到静压效应和动压效应的耦合
影响;供气压力越大,径向和轴向承载力越大,耗气量量越大;径向偏心越大,径向和轴
向承载力越大,径向偏心率对耗气量影响很小;节流孔直径越大,径向承载力、轴向承载力和耗气量越大。
【总页数】8页(P169-176)
【作者】张珂;刘大鹏
【作者单位】上海应用技术大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133
【相关文献】
1.球面螺旋槽动静压气体轴承动态特性分析
2.静压径向气体轴承静态特性数值分析
3.基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析
4.单节流孔静压球面气体轴承动态特性的有限元分析
5.单供气孔静压球面气体轴承特性分析
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基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计

基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【摘要】环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝面,是静压气体球轴承的一种新结构形式.按照优先考虑静刚度指标以及兼顾流量、承载力指标的设计原则,采用保角变换有限元法研究闭式气体球轴承几何参数设计的基本过程,并详细讨论了球窝外包角、供气孔包角、供气孔数和供气孔直径对轴承静特性的影响.结果表明,对轴承承载力特性影响较大的参数是球窝外包角和供气孔数,对流量特性影响较大的参数是供气孔数和供气孔直径,对轴承静刚度特性影响较大的参数是球窝外包角、供气孔包角和供气孔直径.通过分析,给出了闭式气体球轴承几何参数的推荐取值范围.%Externally pressurized spherical gas bearing with inherent compensation has integrated spherical socket and thus is a new type. According to the design criteria of priority stiffness and taking flux and load into consideration, the design of configuration parameters of externally pressurized spherical gas bearing with several inherent compensation orifices was studied by means of conformal transformation FEM. Influences of outer wrap angles, wrap angle at orifice, orifice number and orifice diameter on the bearing's static characteristics were discussed. It has been found that, variation of outer wrap angles and orifice number have visible influence on static load characteristics of the bearing, variation of orifice number and orifice diameter influence in a significant way static flux characteristics of the bearing, and variation of outer wrap angles, wrap angle at orifice and orifice diameter have clear influence on static stiffness characteristics of the bearing. From the analysis, the range of reasonableparameters of the bearing is deduced, which accords with that of practical parameters of the same type gas bearing overseas.【期刊名称】《武汉科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(034)003【总页数】6页(P167-172)【关键词】静压气体球轴承;环面节流;静特性;参数设计【作者】郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TH133.36静压气体球轴承是空间飞行器多自由度仿真气浮台的关键部件之一[1-2],其工作原理是依靠压缩空气在球与球窝之间形成气膜,使仿真平台浮起,从而满足近似无摩擦的相对运动条件[3-4]。
自主静压气体轴承参数优化及静态性能分析

met tebaig Sprme r wt h rn etc r aeo t i d b h bet efn t no n , h er ’ aa t s i i eet s ios r pi z yteojci u c o f n e h n r rt m e v i
sif e s tfn s .Ba e n t nay i s d o he a l ss,t e la a a iy frt r e knd fa tv o to e tito d s h o d c p ct o h e i so cie c nr lr srci n mo e ae po ie r r vd d.Th ac l to e ut o h e i d fa tv e titr h w h tt e p r me e p e c lu a in r s l f rt r e k n so ci e r sre o ss o t a h a a tr0 — s tmiai n o e o t t e rngwih i ee tr srco si e s na l nd i c n p o i o d l a a i z to fa r sa i b a i t nh r n e titr sr a o b e a t a r vdeg o o d c — c p ct a g rr aii g i fnt t f e so h e rn .Th e ci e r srcin mo e a r v d a iy r n e f e lzn n i si n s ft e b a i g o i e f r e a tv e tito d sc n p o i e moe c n r ls lc in rt e a tv o to e rn . r o to e e t sf h ci e c n r lb a i g o o Ke r y wo ds:a tv o to ;p r me e p i z t n:fnt lme ;i fn t t f e s cie c n r l aa tro tmiai o i i e e nt n ie si n s e i f
多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计

( h nU i rt o c n eadT cnlg , h nH bi 3 0 0 C ia Wu a nv sy f i c n eh o yWu a u e 4 07 ,hn ) e i S e o
Ab ta t De in p o e so o fg r to aa tr fe tr al r su z d cru a h u tg s b ai g wih s v r l sr c : sg rc s fc n u ain p rmee so xe l y p e s r e ic lrt r s a e rn t e ea i n i ih r n o e s to u py h l ssu id b a so n ie rn ac lto h o y w t x mu sai t n s n ee tc mp n ain s p l oe wa td e y me n fe g n e g c uain t e r h ma i m ttc si es i l i f c t ra Ifu n e o h n eo oe n mb ra d h l imee o b ai g’ ttcc a a trsi swe ed s u sd. i n i i r e . n e c fc a g fh l u e oed a trt e rn Ssai h ce t r ic se W t e - l n r i c h
i tf e so h e rn u d d c e e I u n e o oe n mb rt e rn Ssai h a trsiswe e smia o h l c si n s ft eb a ig wo e r a . n e c h l u e o b a ig’ ttc c a ce tc r i l t oe l s l f f r i r d a tr I Wa n iae r m h o t a p i z t n ta n e i mee fds h u d sl c o sbe s l v l e a d imee . t s id c td fo t e r il o tmiai h tin r da tro ik s o l ee tp sil mal au e c o n r du fd s i u ig s p l oe s o l q a a q ae ro n ra d o trd s a is Ont eb e o ume c a iso it b t u py h l h ud e u t me n s r o to i e ue ik r du . h a fn r n lo u f n n s il ra n l ss te r s n b ev e rn e s ea c n u ai rm tr r c n me wh c o l o e a l t l y a ay i ,h a o a l au a g so v r o g r t n paa ee swe o r d, ih c u d n tb ayial e l f e l i f o e i f n c
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。
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为 , 出气膜 边 界时 的气体 压力 为 P 。在 供气 流
中 图分 类 号 : H1 3 3 T 3.6 文献标志码 : A 文章 编 号 : 6 4 3 4 ( 0 2 0 — 0 10 1 7 — 6 4 2 1 ) 10 6 —4
静 压 圆盘止 推 气 体 轴 承 中 , 面 节 流方 式 的 环
排气 孔 , 有 4个几 何参 数 , 仅 即圆 盘外 半径 R 、 供
譬r等 + r a 0 r r c 3 Ld 0
㈩
1 数 学模 型
环 面 节流 盘 状 止 推 气 体 轴 承 结 构 如 图 l所 示 , 气膜 支承 面为 一完 整 的圆盘 , 其 与环 状 止推气 体 轴 承不 同 , 圆 盘 中心没 有 与 周 围环 境 相 通 的 其
p/ 。 p。
= = =
设 个 供 气 孔沿 圆周均 匀 分 布 , 计算 时 可 则 取 整个 圆 盘 的 1 2 / n为 求 解 域 , 图 2所 示 。 式 如
,
( ) 示 的雷诺 方程 形式 较复 杂 , 方便 求 解 , 1所 为 可
对 该式 进行 保角 变换 。令 一l , d 一 n 即 r 畦 , 一 代
{
图 1 环 面 节 流 盘 状 止 推气 体 轴 承 结 构
Fi.1 S he a i fb a i g c m tc o e rng
入 式 ( ) 可得 求解 域 为标准 矩形 的定常静 压雷 诺 1,
气 体润 滑方 程 :
(
a a皇
)+
d
(
ob
度 指标 兼顾 流量 、 载力 指标 的设计 原则 , 出较 承 得
然缩 小产 生局 部压 力损 失 , 得 气 膜人 口压力 a 使 小 于供气 压 力 。 。柱 坐 标 系 下 二维 定 常无 因次 静压 雷诺 气体 润滑 方程 为 ] :
佳 的几 何参 数取 值 范 围 。
第3 5卷 第 1期 21 0 2年 2月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Vo . 5, . 1 3 No 1
J u n lo u a i e st fS in e a d Te h o o y o r a fW b n Un v r i o ce c n c n lg 形 通 流截 面 a h上 , ' d 由于 通 流截 面 突
体 轴 承 的几 何参 数 。本 文在文 献 E ] 8 的基 础 上 , 采
用 有 限元算 法 , 计算 环 面 节流 盘 状 止 推 气体 轴 承 几 何参 数对 其静 特 性 的影 响 , 照 优 先 考 虑静 刚 依
r
式中: 0为气 膜 中任一 点 的柱 面坐 标 ; 为气 膜 中 任一 点 的无 因次厚 度 , = h h ,。为特征 气膜 高 : /。h = 度; r为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 半 径 , 且 = : = rR ; 为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 压 力 , /
分 布 圆半 径 C、 气 孔 直 径 d和 供 气 孔 数 。依 照优 先 考 虑 静 刚 度 指 标 兼 顾 流 量 、 载 力指 标 的 设 计 原 则 , 供 承 得
出较 佳 的 几何 参数 取 值 范 围 。
关 键 词 : 压 止 推 气体 轴 承 ; 面 节 流 ; 特 性 ; 数 设 计 静 环 静 参
() 2
由于当 r 时 , 一0 保角变换式不存在 , 故引入
图 2所示 的无 穷小 半径 R , R 当 趋 于无 穷小 时 ,
收 稿 日期 : 0 1 0 — 8 2 1 - 82
基 金 项 目 i 北 省 自然 科 学基 金 项 目(0 6 B 8 )武 汉 科 技 大 学 科 学 研 究 发 展 基 金 重 点 资助 项 目 (0 5 Z ) 湖 2 0 A A2 9 ; 2 0 X 2 作 者 简 介 : 良斌 ( 9 3)男 , 汉 科 技 大 学 副 教 授 , 士 .E ma :u ln bn s a cm 郭 1 7一 , 武 博 — i g oi g i@ i .o l a n
基 于 静 特 性 分 析 的环 面 节流 静压 圆盘 止 推气 体 轴 承 参 数 设计
郭 良 斌
( 汉 科 技 大 学机 械 自动 化 学 院 , 北 武 汉 ,4 0 8 ) 武 湖 3 0 1
摘 要 : 保 角 变换 有 限元 方 法研 究环 面 节 流静 压 圆盘 止 推 气体 轴 承 几何 参 数 对 其 静 特 性 的 影 响 。 结果 表 明 , 用 对承 载 力 和 流 量 影 响 较 大 的 参 数 是 供 气孔 直 径 d和 供 气孔 数 , 对静 刚度 值 影 响较 大 的参 数 是 无 量 纲 供 气孔
气孑 分 布 圆半 径 R。 供 气 孑 直 径 d和 供 气 孔 数 L 、 L 7 1 " 。定 义无 量纲 供 气孑 分 布 圆半径 C—R。R , L / 平 均气 膜高 度为 h 。流 入供 气孔 前 的加 压气 体 压力
静 压气体 轴 承具 有 低 刚 度 、 高 阻 尼 和优 良的工 较
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武
汉
科
技
大
学
学
报
21 0 2年 第 1期
可 以认 为 气 膜 求解 域 等 同 于 R 到 R 的 环 形 区
域, 经保角 变换 后 , 求解 域变 为如 图 3 示 的标 该 所 准矩 形 。由半径 R 展成 的矩 形 求解 域 内边 界 的 极 限就是 圆盘 中心 , 故可将 R 边界 视作 对称边 界