高压重载多孔质气体轴承过缝性能的研究
发布时间：2021-08-09 11:02
地面模拟航天微重力实验是保证航天安全发展的必要作业任务,对航天领域的发展有着重要的推进作用。模拟航天微重力实验是利用气浮平台以及机械手段将航天器浮起模拟太空失重环境,多孔质气体轴承拥有成千上万的节流孔,作为气体轴承可以提供很高的承载能力和静态刚度,可以作为气浮平台中承载航天器的最佳选择。由于气浮平台精度要求高,成本高,故采用多块小平台拼接成气浮平台解决平面度的问题,但是这样会使得小块平台之间出现缝隙,对微重力模拟实验有所影响。本课题为解决这一问题,研究了基于过缝情况的多孔质气浮轴承承载特性,并开展了实验研究。建立基于过缝情况的多孔质气浮轴承的数学模型,根据实际情况提出相应的假设条件,在多孔介质内部基于Darcy定律建立气体运动模型,在轴承气膜间隙中,应用气体连续性方程、气体运动方程以及气体状态方程以及多孔质轴承交界面的速度滑移理论建立了过缝情况的多孔质气体止推轴承气膜间隙内部的Reynolds方程。通过一种适应于缝隙的网格划分方法以及采用有限差分法对其进行离散化,寻找带缝隙的轴承气膜间隙网格划分的节点规律并通过MATLAB编程进行模拟仿真,得到多孔质气浮轴承在通过气浮平台的缝隙时轴承的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地面微重力模拟实验室气浮平台
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-23-图3-2无缝时轴承气膜间隙压力分布图由图3-2无缝隙的压力分布图所示，该图反映的是气膜的压力分布与轴承的几何坐标的关系，横坐标和纵坐标表示划分网格的单元，竖直坐标反映的是压力分布的值。从图3-2可以看出，对于多孔质气体轴承来说，平台在没有间隙的情况下，越到中心位置，气膜中的压力越大，则多孔质气浮轴承所承受的压力越大，越到边缘点时，气膜中的压力越小，多孔质气浮轴承所承受的压力越校通过对轴承气膜压力情况进行气流承载面积累积求和可以得到多孔质气体止推轴承静态承载力。通过不断修改程序中气膜间隙参数，得到多孔质气体止推轴承的静态承载力的变化规律。如图3-3所示，该图描述了不同轴承直径下轴承静态承载力与气膜间隙的关系图。由图可以看出，对于同一直径的多孔质气体止推轴承来说，轴承气膜间隙的变化对其承载力的变化趋势成反比，且轴承承载力下降的幅度越来越小，曲线呈现逐渐水平趋势，这说明轴承气膜间隙的刚度逐渐下降。对于不同直径的轴承来说，由于轴承气体承载面积不同，承载能力也有很大的变化。显然轴承气体承载面积越大，其承载力越大。对于多孔质气体止推轴承的气膜厚度相同的情况下，半径越大的轴承其承载曲线斜率越大，故轴承气膜间隙刚度越大。压力值P（N/m2）
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-24-图3-3无缝时不同半径轴承承载力与气膜间隙关系图多孔质气体轴承在经过平台缝隙时，其缝隙高度对使得轴承气膜间隙出现泄压的情况。在程序中修改缝隙对应的气膜间隙节点的高度，经过计算可以得到在过缝情况时气膜的压力分布，如图3-4所示。由图可知，当轴承经过缝隙时，气膜的压力分布图呈现一个双峰的样子，可以很明显的看到，在缝隙的位置，气膜的压力快速的下降，气膜间隙的气流会有很多经过缝隙流出外部，相当于增加了气体流动的空间，这便使得气膜压力在平台的缝隙处会快速的下降。图3-4有缝隙时轴承气膜间隙压力分布图hNrrrWμm压力值P（N/m2）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形理论的多孔质气体止推轴承倾斜研究[J]. 张卫艳,林彬,张晓峰,金子才. 润滑与密封. 2018(04)
[2]多孔质石墨静压气体推力轴承静态特性[J]. 冯凯,朱友权,李文俊,赵雪源,张凯. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[3]多孔质静压轴承轴向特性仿真分析与实验研究[J]. 喻里程,刘强,卢诗毅,刘浩,张霞峰. 机械工程与自动化. 2017(04)
[4]环形多孔质节流器外径对气压轴承静态特性的影响[J]. 王蕊,刘今凡,雷永婷. 液压气动与密封. 2016(12)
[5]高速空气静压止推轴承建模与分析[J]. 郭凯,高思煜,于涌. 实验室研究与探索. 2016(09)
[6]矩形止推气浮轴承的静态特性分析[J]. 李加福,孙杰,胡佳成,李东升. 液压与气动. 2014(04)
[7]多孔质节流空气静压轴承静态性能实验研究[J]. 田富竟,尹自强,王建敏,彭永华. 航空精密制造技术. 2011(05)
[8]多孔质石墨气体静压止推轴承静态性能分析[J]. 吴定柱,陶继忠. 中国机械工程. 2010(19)
[9]多孔质静压轴承概述[J]. 杜金名,田春祥. 润滑与密封. 2006(03)
[10]气体静压多孔质止推轴承静态特性的理论发展[J]. 杜金名,卢泽生. 润滑与密封. 2001(04)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]多孔质静压气体轴承承载性能的理论与实验研究[D]. 孟磊.哈尔滨工业大学 2017
[2]气体箔片止推轴承与多孔质静压气体轴承实验研究[D]. 吴声斌.湖南大学 2016
[3]大行程超精密工作台关键技术研究[D]. 张晓峰.天津大学 2005
本文编号：3331946
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地面微重力模拟实验室气浮平台
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-23-图3-2无缝时轴承气膜间隙压力分布图由图3-2无缝隙的压力分布图所示，该图反映的是气膜的压力分布与轴承的几何坐标的关系，横坐标和纵坐标表示划分网格的单元，竖直坐标反映的是压力分布的值。从图3-2可以看出，对于多孔质气体轴承来说，平台在没有间隙的情况下，越到中心位置，气膜中的压力越大，则多孔质气浮轴承所承受的压力越大，越到边缘点时，气膜中的压力越小，多孔质气浮轴承所承受的压力越校通过对轴承气膜压力情况进行气流承载面积累积求和可以得到多孔质气体止推轴承静态承载力。通过不断修改程序中气膜间隙参数，得到多孔质气体止推轴承的静态承载力的变化规律。如图3-3所示，该图描述了不同轴承直径下轴承静态承载力与气膜间隙的关系图。由图可以看出，对于同一直径的多孔质气体止推轴承来说，轴承气膜间隙的变化对其承载力的变化趋势成反比，且轴承承载力下降的幅度越来越小，曲线呈现逐渐水平趋势，这说明轴承气膜间隙的刚度逐渐下降。对于不同直径的轴承来说，由于轴承气体承载面积不同，承载能力也有很大的变化。显然轴承气体承载面积越大，其承载力越大。对于多孔质气体止推轴承的气膜厚度相同的情况下，半径越大的轴承其承载曲线斜率越大，故轴承气膜间隙刚度越大。压力值P（N/m2）
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-24-图3-3无缝时不同半径轴承承载力与气膜间隙关系图多孔质气体轴承在经过平台缝隙时，其缝隙高度对使得轴承气膜间隙出现泄压的情况。在程序中修改缝隙对应的气膜间隙节点的高度，经过计算可以得到在过缝情况时气膜的压力分布，如图3-4所示。由图可知，当轴承经过缝隙时，气膜的压力分布图呈现一个双峰的样子，可以很明显的看到，在缝隙的位置，气膜的压力快速的下降，气膜间隙的气流会有很多经过缝隙流出外部，相当于增加了气体流动的空间，这便使得气膜压力在平台的缝隙处会快速的下降。图3-4有缝隙时轴承气膜间隙压力分布图hNrrrWμm压力值P（N/m2）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形理论的多孔质气体止推轴承倾斜研究[J]. 张卫艳,林彬,张晓峰,金子才. 润滑与密封. 2018(04)
[2]多孔质石墨静压气体推力轴承静态特性[J]. 冯凯,朱友权,李文俊,赵雪源,张凯. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[3]多孔质静压轴承轴向特性仿真分析与实验研究[J]. 喻里程,刘强,卢诗毅,刘浩,张霞峰. 机械工程与自动化. 2017(04)
[4]环形多孔质节流器外径对气压轴承静态特性的影响[J]. 王蕊,刘今凡,雷永婷. 液压气动与密封. 2016(12)
[5]高速空气静压止推轴承建模与分析[J]. 郭凯,高思煜,于涌. 实验室研究与探索. 2016(09)
[6]矩形止推气浮轴承的静态特性分析[J]. 李加福,孙杰,胡佳成,李东升. 液压与气动. 2014(04)
[7]多孔质节流空气静压轴承静态性能实验研究[J]. 田富竟,尹自强,王建敏,彭永华. 航空精密制造技术. 2011(05)
[8]多孔质石墨气体静压止推轴承静态性能分析[J]. 吴定柱,陶继忠. 中国机械工程. 2010(19)
[9]多孔质静压轴承概述[J]. 杜金名,田春祥. 润滑与密封. 2006(03)
[10]气体静压多孔质止推轴承静态特性的理论发展[J]. 杜金名,卢泽生. 润滑与密封. 2001(04)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]多孔质静压气体轴承承载性能的理论与实验研究[D]. 孟磊.哈尔滨工业大学 2017
[2]气体箔片止推轴承与多孔质静压气体轴承实验研究[D]. 吴声斌.湖南大学 2016
[3]大行程超精密工作台关键技术研究[D]. 张晓峰.天津大学 2005
本文编号：3331946
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