空气静压止推轴承微幅自激振动特性研究
本文选题:空气静压止推轴承 + 大涡模拟 ; 参考:《中国计量学院》2015年硕士论文
【摘要】:空气静压止推轴承具有磨损小、精度高、无污染、成本低等诸多优点,在精密制造和测量领域得到广泛推广。研究发现,空气静压止推轴承在正常工作时会出现微幅自激振动,简称“微振动”。由内部气道和气膜处的气体流动引起的微振动,是空气静压止推轴承正常工作时不可避免的,它对空气静压止推轴承稳定性有一定影响,因而逐渐成为衡量空气静压止推轴承性能的重要指标。本课题主要研究空气静压止推轴承的微幅自激振动特性,课题的研究对于提高超精密静压气浮系统的运动定位性能具有重要的理论和现实意义。课题的主要研究内容如下:1)选用Fluent软件的二维湍流大涡模拟模型进行仿真,对比不同结构的空气静压止推轴承的流场特性,并对气膜承载面上的气压进行监测,研究了空气静压止推轴承无扰流台和扰流台结构参数(宽度、深度、位置)不同时压力波动方差、压力波动峰峰值的变化规律。2)通过求解单自由度振动系统的微分方程把仿真得到的压力波动转化为振动位移,对空气静压止推轴承微振动的振动幅值进行预测;3)设计了基于LabVVIEW的空气静压止推轴承性能检测装置上位机软件系统;4)实验测得空气静压止推轴承微幅自激振动的加速度,运用频域双积分把加速度信号转化成振动位移,通过对比振动位移大小,研究空气静压止推轴承微振动的规律。
[Abstract]:The aerostatic thrust bearing has many advantages, such as small wear, high precision, no pollution, low cost and so on, so it has been widely used in precision manufacturing and measurement field. It is found that micro self-excited vibration occurs in the aerostatic thrust bearing when it works normally. The micro-vibration caused by the gas flow in the air duct and film is unavoidable when the aerostatic thrust bearing is in normal operation, and it has certain influence on the stability of the aerostatic thrust bearing. Therefore, it has gradually become an important index to measure the performance of aerostatic thrust bearings. In this paper, the characteristics of micro-amplitude self-excited vibration of aerostatic thrust bearings are studied. The research is of great theoretical and practical significance for improving the kinematic positioning performance of ultra-precision hydrostatic air flotation system. The main contents of the research are as follows: (1) the two-dimensional turbulent large eddy simulation model of Fluent software is used to simulate the flow field of the aerostatic thrust bearing with different structures, and the pressure on the bearing surface of the film is monitored. The variance of pressure fluctuation at different time between the structure parameters (width, depth, position) of aerostatic thrust bearing without spoiler and spoiler is studied. By solving the differential equation of the vibration system with single degree of freedom, the pressure fluctuation obtained by simulation is transformed into the vibration displacement. The vibration amplitude of aerostatic thrust bearing is forecasted. (3) based on LabVVIEW, the performance testing device of aerostatic thrust bearing is designed. The acceleration of micro-amplitude self-excited vibration of aerostatic thrust bearing is measured by computer software system (4). The acceleration signal is transformed into vibration displacement by using frequency domain double integral. By comparing the magnitude of vibration displacement, the law of micro vibration of aerostatic thrust bearing is studied.
【学位授予单位】:中国计量学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH133.3
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,本文编号:1939603
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