小间隙下狭缝节流止推轴承特性研究

发布时间：2017-10-04 21:16

  本文关键词：小间隙下狭缝节流止推轴承特性研究

  更多相关文章： 狭缝节流 静压止推轴承 气体轴承 壁面滑移 轴承特性

【摘要】：气体静压轴承广泛应用于精密与超精密加工。为提高静压气体轴承的承载及刚度,需要提高气膜内的压力分布。通过减小气膜间隙实现上述目标的方法受加工精度的限制,尚未在精密主轴应用方面得到深入研究。当前,伴随精密加工技术的发展,新的加工手段和方式不断出现,精密加工能力将不断提升。另外微发动机,在近十年来引起了科技界和学术界的高度研究。微发动机结构中,微转子的直径一般小于10 mm,与之配套的气体轴承结构尺寸和工作间隙都将大大减小。因此深入开展微小间隙下静压气体轴承的研究十分必要且可行。本文对小间隙下狭缝节流止推轴承特性进行研究,运用FLUENT软件对小间隙下狭缝节流止推轴承进行流场流体仿真。首先建立三维模型,当气膜厚度在5-15μm,根据Knudsn数可能处在滑移流,我们采用滑移边界条件对小间隙下轴承流场进行计算,结果表明,当膜厚大于4μm时滑移影响很小；又对小间隙下表面粗糙度对轴承特性的影响进行分析；然后对狭缝结构进行计算分析,狭缝结构包括：连续或者断续、狭缝圆周长度、径向或周向、狭缝宽度、狭缝深度,揭示小间隙下狭缝结构对轴承特性的影响机理及规律。其次,我们对狭缝节流止推轴承作简化模型分析,把狭缝流动和气膜间隙流动简化两平行平板之间的流动,推导出压力、流量分布公式,并与数值计算进行对比分析,结果表明,两者具有一致性,从理论上进一步分析了狭缝结构对轴承特性的影响。最后,对小间隙下狭缝节流止推轴承进行承载力实验测试,验证FLUENT数值计算方法的可行性。本文的计算结果对狭缝节流静压气体止推轴承的设计有一定的指导作用。
【关键词】：狭缝节流 静压止推轴承 气体轴承 壁面滑移 轴承特性
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 空气静压轴承12-13
• 1.2.2 静压气体轴承的静态特性及其参数13-16
• 1.2.3 小间隙下狭缝节流静压轴承国内外研究现状16-19
• 1.3 CFD技术概述19-21
• 1.3.1 CFD分析方法19-20
• 1.3.2 FLUENT软件及分析步骤20-21
• 1.4 本文主要研究内容21-23
• 第二章 基于FLUENT小间隙下狭缝节流止推轴承数值计算23-50
• 2.1 轴承结构、工作原理及设计参数23-24
• 2.2 FLUENT数值计算24-26
• 2.2.1 控制方程24-25
• 2.2.2 流场建模及网格划分25-26
• 2.2.3 边界条件设置26
• 2.3 小气膜间隙下边界滑移对轴承特性影响26-30
• 2.3.1 边界滑移27-28
• 2.3.2 UDF介绍28-29
• 2.3.3 仿真结果分析29-30
• 2.4 小气膜间隙下表面粗糙度对轴承特性影响30-31
• 2.5 基于FLUENT圆环型狭缝节流止推轴承结构设计仿真结果分析31-45
• 2.5.1 不同供气压力下径向狭缝与周向狭缝对轴承特性影响分析32-34
• 2.5.2 不同气膜厚度下连续狭缝与非连续狭缝特性比较34-36
• 2.5.3 狭缝宽度对止推轴承静特性的影响36-38
• 2.5.4 狭缝深度对止推轴承静特性的影响38-40
• 2.5.5 不同气膜厚度下狭缝宽度、深度对止推轴承静特性的影响40-41
• 2.5.6 狭缝数量对止推轴承静特性的影响41-43
• 2.5.7 狭缝所对圆心角对止推轴承静特性的影响43-45
• 2.6 基于FLUENT的圆盘型狭缝节流止推轴承结构设计仿真分析45-49
• 2.6.1 不同气膜厚度下的连续缝与非连续缝特性比较45-46
• 2.6.2 狭缝宽度对止推轴承特性的影响46-48
• 2.6.3 狭缝深度对止推轴承特性的影响48-49
• 2.7 本章小结49-50
• 第三章 狭缝节流模型简化理论计算50-59
• 3.1 理论计算50-57
• 3.1.1 狭缝流动计算50-52
• 3.1.2 轴承气膜间隙流动计算52-56
• 3.1.3 狭缝止推轴承的承载力56
• 3.1.4 狭缝止推轴承的刚度56-57
• 3.2 理论计算与数值仿真结果比较57-58
• 3.3 本章小结58-59
• 第四章 小间隙下狭缝节流止推轴承特性实验研究59-65
• 4.1 狭缝节流止推轴承结构及参数59
• 4.2 实验原理及装置59-62
• 4.3 实验方法62-63
• 4.4 实验结果及对比分析63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 结论65-67
• 参考文献67-70
• 附录 边界滑移代码70-72
• 攻读学位期间公开发表论文72-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张辉;侯佳智;闵章太;谭胜涛;;浅析止推轴承的摩擦学[J];装备制造技术;2009年05期

2 孙立佳;孙淑凤;王立;尹绍武;;复合润滑气体止推轴承静态特性数值模拟分析[J];低温与超导;2009年12期

3 田怡;;论减少止推轴承的磨损[J];科技与企业;2011年03期

4 毛书越;陈秀明;;单面薄膜反馈止推轴承的设计与调整[J];中国惯性技术学报;1992年02期

5 张静文,张君安,刘波;空气静压止推轴承性能的数值分析[J];西安工业学院学报;2002年01期

6 胡英贝;李副来;韩涛;郝大庆;;一种大型敞开式静压气浮止推轴承[J];轴承;2010年05期

7 刘润;王维民;齐鹏逸;刘博文;;基于流热固耦合的止推轴承仿真与实验研究[J];风机技术;2013年01期

8 张凤仪;史小文;刘育华;刘暾;;表面节流静压气体止推轴承的有限元计算方法[J];光学机械;1988年06期

9 董刚,潘凤章,沈兆光;高速止推轴承结构的研究[J];机械设计;1999年08期

10 薛龙,郭德申;真空平衡型气体静压止推轴承刚度分析[J];北京石油化工学院学报;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 马月;;止推轴承的接触问题有限元分析[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（三）[C];2006年

2 马月;;止推轴承的接触问题有限元分析[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2006（11）卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第11届学术研讨会论文集[C];2006年

3 朱勤;谢友柏;虞烈;;涡轮膨胀机止推轴承—转子系统的动力学分析[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1992年

4 杨梦辰;张瑞乾;孔凌嘉;李翔;毛谦德;;平面螺旋槽气体止推轴承的研究[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1997年

5 邹家祥;孙志辉;;支承辊油膜轴承的止推轴承烧损原因[A];第四届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];1998年

6 王之珊;张锡圣;;空气润滑多孔材料节流器止推轴承稳定性的理论计算和实验研究[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集流体润滑部分（Ⅱ）[C];1982年

7 卞双;李豪;杨金福;陈昌婷;;气体静压止推轴承气膜流场仿真[A];第11届全国转子动力学学术讨论会（ROTDYN2014）论文集（上册）[C];2014年

8 于贺春;马文琦;王祖温;;环面节流静压气体圆盘止推轴承基于FLUENT的二维流场仿真分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马武学;并行多微通道气体静压止推轴承承载特性研究[D];东北林业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王帅;单球滚动止推轴承润滑与摩擦磨损的机理研究[D];南昌大学;2015年

2 李俊石;气体静压止推轴承结构优化与数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2015年

3 刘慧贞;小间隙下狭缝节流止推轴承特性研究[D];大连海事大学;2016年

4 肖建海;船用止推轴承热流动力润滑特性研究[D];浙江工业大学;2012年

5 吴趣鸿;高速动静压止推轴承的设计方法研究及仿真[D];重庆大学;2014年

6 闫佳佳;弹性箔片动压气体止推轴承-转子系统动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

7 郑星;涡旋式压缩机止推轴承优化设计[D];大连理工大学;2014年

8 张孝元;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];燕山大学;2012年

9 杨贺;空气静压止推轴承跨缝静承载特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

10 朱捚峰;动静压气体止推轴承的承载特性研究[D];大连海事大学;2013年

，

本文编号：972873