大负载球形气浮轴承设计及流场特性的数值模拟研究

发布时间：2017-11-07 22:15

  本文关键词：大负载球形气浮轴承设计及流场特性的数值模拟研究

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【摘要】：球形气体静压轴承具有摩擦极小、精度高、无污染、寿命长等一般气体静压轴承的优点，且能提供三个方向上的支撑或自由度，因此广泛应用于气浮平台、精密主轴、陀螺仪及特殊应用场合。本文对一大型调姿平台所用的大负载球形气浮轴承进行设计并对其流场静态特性进行数值模拟研究。 本文首先比较了不同节流方式的特点，选择了合适的气体轴承的结构形式，然后根据工程设计方法，利用MATLAB自行编制了程序，初步选择了合适的结构参数，计算了气浮轴承的节流压力比、压力分布以及不同起浮量下的承载能力、静态刚度、质量流量等参数。 根据工程设计方法得到的结构参数，建立了大负载球形气浮轴承气膜的几何模型，利用GAMBIT划分出网格并确定合适的边界条件。采用FLUENT软件对气膜内的流场进行数值模拟，将所得结果与工程计算结果对比证明数值模拟计算模型的正确性。 分别研究各个参数（球半径、节流孔直径、节流孔数目、外包角、内包角、节流孔分布锥角、气室直径、气室深度、供气压力）变化对气浮轴承的承载能力、质量流量、静态刚度等静态特性的影响规律，并进行参数的优选，得出球形气浮轴承的最佳参数组合并选择合适的静态工作气膜厚度。 对设计出的大负载球形气浮轴承工作时的流场静态特性进行数值模拟研究，分析了不同工作气膜厚度（起浮量e=11um、16um、21um、26um、）下气膜内流场的压力分布特性、速度分布特性及密度分布特性，证明了本文气浮轴承设计的正确性。 本文设计的气浮轴承能满足大承载力（5.8t）和静态刚度的设计要求，并存在较大裕度，为其他大负载球形气浮轴承的设计提供了参考和借鉴。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.36

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本文编号：1154336