多孔质气体静压轴承动态特性影响机理研究
发布时间：2021-03-19 11:12
气体静压轴承具有精度高、摩擦小、功耗低、寿命长等优势,因此被广泛应用于超精密切削加工和测量装备。气体静压轴承的承载力、刚度、阻尼和回转精度等特性将显著影响超精密切削加工质量和超精密测量精度。相比于传统的小孔节流方式,采用多孔质材料作为节流器,可以同时提升气体静压轴承的刚度、阻尼以及回转精度。但是,由于对多孔质材料微观孔隙特性表征、高置信度数值模拟、回转误差定量求解等基础理论和分析方法缺乏系统深入的认识,很难准确预测不同条件下多孔质气体静压轴承的静动态特性,导致目前多孔质轴承的设计具有很大的盲目性,极大地限制了多孔质气体静压轴承的快速发展和广泛应用。本文针对多孔质气体静压轴承静动态特性分析中的关键基础问题,开展了相关的理论分析、数值模拟与实验测试研究。建立了多孔质材料宏观渗透性能和微观孔隙特征之间的映射关系。基于分形理论、可压缩气体守恒方程和Darcy定律,建立了多孔质材料的渗透模型;结合图像扫描技术,采用计盒数法求解了多孔质材料的孔隙分形维数和迂曲分形维数;同时研究了图像放大倍数和图像像素数对分形维数计算结果的影响;设计了多孔质材料压力与流量测试实验,验证了所建立的分形渗透模型的准确性...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２超精密测量装备??
ｍ??图?１．２（ａ）?ＤＴＭＩ－０６５０?图?ｉ?．２（ｂ）?Ｔａｌｙｒｏｎｄ?５９５??图１．２超精密测量装备??按照不同的节流方式，圆柱型气体静压轴承一般分为小孔节流、狭缝节流、表面节??流和多孔质节流四类，其中以小孔节流方式和多孔质节流方式最为常见，分别如图１．３??和图１．４所示。由于设计理论简单、制造装配工艺成熟，早期的研究对象集中于小孔节??流形式的气体静压轴承，主要研宄设计参数和工作参数对刚度和稳定性的影响规律［３（）＿３３］。??但是随着研宄的深入，小孔节流方式刚度和稳定性两者相互制约的问题开始凸显。大量??学者采用改变小孔节流参数、修改压力腔形状等方法，依然不能有效解决这一难题［￣３７］。??随着材料学科的发展，可以制备出具有成千上万个微细小孔的多孔质材料，使用这种多??孔质材料作为气体静压轴承的节流器
轴承同时具备承载能力高、刚度特性好、轴承结构简单、安装方便等优点，因此逐渐成??为研究的热点［３８＿３９］。??灣羅??图１．３（ａ丨小孔节流器?图１．３（ｂ）轴承主要部件??图１．３小孔节流方式气体静压轴承??Ｑ§?４＃??．?？??图１．４（ａ）石墨多孔质节流器?图１．４（ｂ）轴承主要部件??图１．４多孔质节流方式气体静压轴承??目前，基于经典的气体润滑理论、流体力学基本控制方程及边界条件，并作一定的??修正和简化，可以在特定条件下实现多孔质气体静压轴承静动态特性的分析［４（）＿４３］。但??是，针对多孔质气体静压轴承的研究仍然存在以下主要问题：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]切点约束和探针针尖半径补偿的金刚石刀具刃口钝圆半径求解方法[J]. 雷大江,岳晓斌,崔海龙,张晓峰,张新疆. 光学精密工程. 2017(07)
[2]基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究[J]. 崔海龙,岳晓斌,张连新,夏欢,雷大江. 机械工程学报. 2016(09)
[3]微小型涡轮发动机圆锥气体静压轴承的特性研究[J]. 王犇,王晓力,张小青,张玉言. 北京理工大学学报. 2016(03)
[4]金刚石刀具nm级表面轮廓质量多参数集成测量方法[J]. 岳晓斌,徐敏,崔海龙,雷大江,张晓峰. 强激光与粒子束. 2015(11)
[5]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[6]基于ANSYS的多孔质静压轴承径向特性数值模拟[J]. 崔海龙,岳晓斌,张连新,雷大江,夏欢. 组合机床与自动化加工技术. 2014(11)
[7]超高精度滚动轴承旋转精度测试系统误差分析[J]. 杨朝晖,张进华,洪军,姚建国,王煜. 浙江大学学报(工学版). 2014(06)
[8]基于球标法的高精度主轴回转误差测量[J]. 毛剑峰,邹鲲,周勤之. 组合机床与自动化加工技术. 2013(12)
[9]空气静压球面轴承主轴回转精度测试研究[J]. 夏欢,陶继忠. 轴承. 2013(07)
[10]DFC-600A超精密单点金刚石飞切机床研制[J]. 王宝瑞,吉方,赵午云,陈东生,陶继忠,张连新,夏欢. 光电工程. 2011(12)
博士论文
[1]流体静压支承对超精密金刚石车床动态特性影响的研究[D]. 侯国安.哈尔滨工业大学 2013
[2]多孔质气悬浮特性的理论及实验研究[D]. 钟伟.浙江大学 2011
[3]局部多孔质气体静压轴承关键技术的研究[D]. 于雪梅.哈尔滨工业大学 2007
[4]超精密气体静压轴系部分关键技术研究[D]. 王建敏.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多孔质气浮轴承的理论实验研究[D]. 吴初涵.天津大学 2012
[2]局部多孔质静压气体止推轴承的静态特性分析与结构优化[D]. 张孝元.燕山大学 2012
[3]多孔质气体静压止推轴承关键技术研究[D]. 吴定柱.中国工程物理研究院 2010
[4]空气静压球面轴承设计技术研究[D]. 夏欢.中国工程物理研究院 2009
[5]基于FLUENT软件的多孔质静压轴承的仿真与实验研究[D]. 饶河清.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3089481
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２超精密测量装备??
ｍ??图?１．２（ａ）?ＤＴＭＩ－０６５０?图?ｉ?．２（ｂ）?Ｔａｌｙｒｏｎｄ?５９５??图１．２超精密测量装备??按照不同的节流方式，圆柱型气体静压轴承一般分为小孔节流、狭缝节流、表面节??流和多孔质节流四类，其中以小孔节流方式和多孔质节流方式最为常见，分别如图１．３??和图１．４所示。由于设计理论简单、制造装配工艺成熟，早期的研究对象集中于小孔节??流形式的气体静压轴承，主要研宄设计参数和工作参数对刚度和稳定性的影响规律［３（）＿３３］。??但是随着研宄的深入，小孔节流方式刚度和稳定性两者相互制约的问题开始凸显。大量??学者采用改变小孔节流参数、修改压力腔形状等方法，依然不能有效解决这一难题［￣３７］。??随着材料学科的发展，可以制备出具有成千上万个微细小孔的多孔质材料，使用这种多??孔质材料作为气体静压轴承的节流器
轴承同时具备承载能力高、刚度特性好、轴承结构简单、安装方便等优点，因此逐渐成??为研究的热点［３８＿３９］。??灣羅??图１．３（ａ丨小孔节流器?图１．３（ｂ）轴承主要部件??图１．３小孔节流方式气体静压轴承??Ｑ§?４＃??．?？??图１．４（ａ）石墨多孔质节流器?图１．４（ｂ）轴承主要部件??图１．４多孔质节流方式气体静压轴承??目前，基于经典的气体润滑理论、流体力学基本控制方程及边界条件，并作一定的??修正和简化，可以在特定条件下实现多孔质气体静压轴承静动态特性的分析［４（）＿４３］。但??是，针对多孔质气体静压轴承的研究仍然存在以下主要问题：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]切点约束和探针针尖半径补偿的金刚石刀具刃口钝圆半径求解方法[J]. 雷大江,岳晓斌,崔海龙,张晓峰,张新疆. 光学精密工程. 2017(07)
[2]基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究[J]. 崔海龙,岳晓斌,张连新,夏欢,雷大江. 机械工程学报. 2016(09)
[3]微小型涡轮发动机圆锥气体静压轴承的特性研究[J]. 王犇,王晓力,张小青,张玉言. 北京理工大学学报. 2016(03)
[4]金刚石刀具nm级表面轮廓质量多参数集成测量方法[J]. 岳晓斌,徐敏,崔海龙,雷大江,张晓峰. 强激光与粒子束. 2015(11)
[5]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[6]基于ANSYS的多孔质静压轴承径向特性数值模拟[J]. 崔海龙,岳晓斌,张连新,雷大江,夏欢. 组合机床与自动化加工技术. 2014(11)
[7]超高精度滚动轴承旋转精度测试系统误差分析[J]. 杨朝晖,张进华,洪军,姚建国,王煜. 浙江大学学报(工学版). 2014(06)
[8]基于球标法的高精度主轴回转误差测量[J]. 毛剑峰,邹鲲,周勤之. 组合机床与自动化加工技术. 2013(12)
[9]空气静压球面轴承主轴回转精度测试研究[J]. 夏欢,陶继忠. 轴承. 2013(07)
[10]DFC-600A超精密单点金刚石飞切机床研制[J]. 王宝瑞,吉方,赵午云,陈东生,陶继忠,张连新,夏欢. 光电工程. 2011(12)
博士论文
[1]流体静压支承对超精密金刚石车床动态特性影响的研究[D]. 侯国安.哈尔滨工业大学 2013
[2]多孔质气悬浮特性的理论及实验研究[D]. 钟伟.浙江大学 2011
[3]局部多孔质气体静压轴承关键技术的研究[D]. 于雪梅.哈尔滨工业大学 2007
[4]超精密气体静压轴系部分关键技术研究[D]. 王建敏.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多孔质气浮轴承的理论实验研究[D]. 吴初涵.天津大学 2012
[2]局部多孔质静压气体止推轴承的静态特性分析与结构优化[D]. 张孝元.燕山大学 2012
[3]多孔质气体静压止推轴承关键技术研究[D]. 吴定柱.中国工程物理研究院 2010
[4]空气静压球面轴承设计技术研究[D]. 夏欢.中国工程物理研究院 2009
[5]基于FLUENT软件的多孔质静压轴承的仿真与实验研究[D]. 饶河清.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3089481
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