提高气浮轴承传动特性方法的研究

发布时间：2017-04-18 21:10

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【摘要】：诸多科研机械都对轴系零件的承载系统有着速度无关性的设计要求。随着制造水平的提高，静压气浮轴承的承载能力也被进一步加大。气体润滑技术凭借着高转速、无污染和无温度使用限制等优越性,逐渐以一种高效节能的润滑方案被广大业者所认可。目前静压气浮轴承通常采用跨立式组合支撑技术来满足应用需求，但该支撑技术存在着如供气调节复杂，结构不紧凑等一系列固有问题制约着该支撑技术的使用效果。 为改善跨立式气浮支承系统的供气复杂，结构不紧凑等问题，，本文进行了如下工作： （1）建立了柱面气浮轴承的数值仿真模型。推导了用于求解流体数值模型的基本方程，为以后的曲面气浮支承系统的数值分析研究中控制方程的设置奠定了指导方向。 （2）在分析了气体润滑技术在轴承系统中的应用的基础上，对气浮技术在传统轴承上的设计方法进行了研究。通过以上研究引入了对跨立式气浮支撑技术的结构分析。在对跨立式支撑系统进行分析后，针对其可以改进之处提出了曲面气浮支承系统。 （3）通过建立曲面气浮支承系统的数值模型，将其在有限元分析平台AnsysWorkbench上通过DM模块进行参数化建模。使用Meshing模块对其进行可控的网格离散化设置，并采用正交试验的方式分析并优化了该模型的网格。 （4）采用了数值模拟模块对曲面气膜的各项设计参数进行了仿真研究。求得了设计参数对于该支撑系统承载力的影响。通过分析表明曲面气浮支撑技术可以用于代替某些跨立式气浮支承系统。
【关键词】：曲面气浮轴承 气膜刚度 网格优化 CAE参数化设计
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 气体润滑技术的发展现状9-12
• 1.1.1 气体润滑技术的研究历程9-11
• 1.1.2 气体润滑技术现阶段的主要问题11-12
• 1.2 课题研究的意义12-15
• 1.2.1 气浮轴承在实际应用中的优点12-14
• 1.2.2 气浮轴承的一些不足14-15
• 1.3 该课题的研究目标和研究路线15-17
• 第2章 气体润滑数值模拟理论的研究17-23
• 2.1 引言17
• 2.2 连续性方程17-19
• 2.3 动量方程19-21
• 2.4 能量方程21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 跨立式静压气浮轴承与曲面气浮轴承的原理分析23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 静压气浮轴承的工作原理23
• 3.3 气体润滑轴承的设计参数汇总23-24
• 3.4 节流器的种类及特性24-26
• 3.5 常见节流器的设计26-29
• 3.5.1 小孔节流器的设计26-27
• 3.5.2 静压气浮轴承静态性能的简单估算27-29
• 3.6 静压气体润滑支撑系统主要形式29-30
• 3.7 曲面静压气浮轴承的提出30-32
• 3.7.1 跨立式气浮轴承支撑系统的启发30-31
• 3.7.2 跨立式气浮支撑系统的缺点与可能的改进方式31
• 3.7.3 曲面气浮轴承支撑系统的提出31-32
• 3.8 本章小结32-33
• 第4章 曲面气浮承载系统的数值仿真分析33-45
• 4.1 引言33
• 4.2 数值仿真软件简介33-34
• 4.3 曲面气浮支撑系统参数化模型的建立34-40
• 4.3.1 参数化 CAD 模型在 DM 模块中的建立34-36
• 4.3.2 曲面气浮支撑系统 CAD 模型的离散化处理36-40
• 4.4 参数化模型的网格无关性分析40-44
• 4.4.1 曲面气浮轴承的网格划分方法40-41
• 4.4.2 网格无关性试验的假设41-42
• 4.4.3 网格无关性模拟试验的建立和结果分析42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 曲面静压气浮系统的优化分析45-51
• 5.1 引言45
• 5.2 曲面气浮支撑系统数值模拟研究结果及分析45-49
• 5.2.1 曲面气膜轴向及径向承载力离数值模拟结果45-46
• 5.2.2 轴向各承载力与气室开口大小的关系46-47
• 5.2.3 轴向各承载力与供气压力的关系47
• 5.2.4 轴向各承载力与工作气体温度的关系47-48
• 5.2.5 轴向各承载力与各参数敏感度的关系48-49
• 5.3 曲面静压气浮轴承在参数化数值模拟研究中的问题49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 结论51-53
• 参考文献53-56
• 在学研究成果56-57
• 致谢57

【参考文献】

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本文编号：315751