人字槽小孔节流动静压气体轴承承载特性研究
发布时间：2021-02-22 23:11
为提高动静压气体轴承的承载特性,以人字槽小孔节流动静压气体轴承为研究对象,运用流体力学理论对气体轴承的气膜流场特性和承载特性进行分析,研究不同转速时人字槽小孔节流动静压气体轴承承载力的变化规律,分析不同偏心率下人字槽槽数及几何参数对轴承承载特性的影响。结果表明:随转速的增加,人字槽产生的动压效应不断增强,轴承承载力不断提高;偏心率的增大可以提高轴承的承载力;同一偏心率下轴承的承载力随人字槽槽数的增多逐渐增大,当人字槽槽数小于10时,承载力增加较快,当人字槽槽数大于10时,承载力增加缓慢;随人字槽槽深比和槽宽比的增大承载力先升高后降低,在槽深比为2.4、槽宽比为0.55时承载力达到最高值。
【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同转速下气膜流场压力分布(ε=0.5)
改变轴承偏心率和转速,得到不同偏心率下转速对轴承承载力的影响曲线如图4所示。可知,在相同转速下轴承的承载力随轴承偏心率的增大而升高。这是因为轴承偏心量增大,轴承在偏心方向产生的楔形气膜厚度变小,因厚度产生的气流减速较多,压力提升较大,气膜厚度的减小使得人字槽对气体流动的影响变大,从而增强了人字槽内的动压效应,提高了承载气膜的压力差值,从而使轴承的承载能力得到提升。由图4还可以得出,在相同偏心率下轴承承载力随轴承转速增大而升高。这是由于转速从20 000 r/min提升到40 000 r/min时,动静压气体轴承主要承载方式为静压承载;转速从40 000 r/min提升到140 000 r/min时,由于转速的提高增大了气体流动时气膜截面的变化率,使气膜内的动压效应增强,增大了轴承偏心方向的压力差值,从而使轴承承载能力快速提升,此时动静压气体轴承主要承载方式为动压承载。研究表明,转速越高轴承的承载力越大,但增加转速不仅会增加功耗,同时也会使工作系统不稳定[13]。所以轴承在高速工作时,在满足承载力需要的同时应选择最小转速。文中将以转速80 000 r/min为例研究动静压气体轴承的承载特性。
为研究人字槽槽数对动静压气体轴承承载力的影响规律,分别在偏心率为0.3、0.5、0.8的条件下建立不同槽数的动静压气体轴承数值模型并进行模拟仿真,得到80 000 r/min转速下的承载力变化曲线如图5所示。由图5得出,在不同偏心率下轴承承载力均随槽数的增多逐渐升高,且以N=10为分界点升速先高后低,这是由于当偏心率和转速一定,槽数小于10时,槽数的增多加大了气膜沿周向的变化速率,从而提高了气体流动过程中产生的阻力,使得动压效应不断增强,故承载力变高;当槽数增加到一定值后,人字槽旋转带动的气体流量较大,使气体流层产生的速度差值变小,从而动压效应提升变慢,承载力变化较缓。因此,在人字槽小孔节流动静压气体轴承的设计加工中,过多地增加人字槽槽数并不能高效率地提高轴承的承载性能。由图5还可看出,槽数相同时轴承的承载力随偏心率的增大而提高,这同样是源于偏心使得动压效应增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性研究[J]. 王广洲,王文博,于贺春,李智浩,赵则祥. 液压与气动. 2018(05)
[2]带轴向微通槽静压气体轴承承载特性研究[J]. 李树森,王成成. 润滑与密封. 2018(01)
[3]基于FLUENT的小孔深浅腔动静压气体轴承静特性研究[J]. 李树森,潘春阳. 现代制造技术与装备. 2017(03)
[4]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)
[5]带均压槽气体静压轴承承载性能仿真研究[J]. 冯小磊,吴运新,李杨,龚海. 计算机仿真. 2015(09)
[6]人字槽径向气体动压润滑轴承特性分析[J]. 董玛莉,李松生,鲁豫鑫,邵娟. 润滑与密封. 2014(09)
[7]用MATLAB求解动静压混合轴承的承载能力[J]. 田兴丽,王培俊,吴鹿鸣. 机械设计与制造工程. 2002(05)
硕士论文
[1]狭缝节流动静压径向气体轴承的特性研究[D]. 龚希美.中原工学院 2016
本文编号：3046687
【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同转速下气膜流场压力分布(ε=0.5)
改变轴承偏心率和转速,得到不同偏心率下转速对轴承承载力的影响曲线如图4所示。可知,在相同转速下轴承的承载力随轴承偏心率的增大而升高。这是因为轴承偏心量增大,轴承在偏心方向产生的楔形气膜厚度变小,因厚度产生的气流减速较多,压力提升较大,气膜厚度的减小使得人字槽对气体流动的影响变大,从而增强了人字槽内的动压效应,提高了承载气膜的压力差值,从而使轴承的承载能力得到提升。由图4还可以得出,在相同偏心率下轴承承载力随轴承转速增大而升高。这是由于转速从20 000 r/min提升到40 000 r/min时,动静压气体轴承主要承载方式为静压承载;转速从40 000 r/min提升到140 000 r/min时,由于转速的提高增大了气体流动时气膜截面的变化率,使气膜内的动压效应增强,增大了轴承偏心方向的压力差值,从而使轴承承载能力快速提升,此时动静压气体轴承主要承载方式为动压承载。研究表明,转速越高轴承的承载力越大,但增加转速不仅会增加功耗,同时也会使工作系统不稳定[13]。所以轴承在高速工作时,在满足承载力需要的同时应选择最小转速。文中将以转速80 000 r/min为例研究动静压气体轴承的承载特性。
为研究人字槽槽数对动静压气体轴承承载力的影响规律,分别在偏心率为0.3、0.5、0.8的条件下建立不同槽数的动静压气体轴承数值模型并进行模拟仿真,得到80 000 r/min转速下的承载力变化曲线如图5所示。由图5得出,在不同偏心率下轴承承载力均随槽数的增多逐渐升高,且以N=10为分界点升速先高后低,这是由于当偏心率和转速一定,槽数小于10时,槽数的增多加大了气膜沿周向的变化速率,从而提高了气体流动过程中产生的阻力,使得动压效应不断增强,故承载力变高;当槽数增加到一定值后,人字槽旋转带动的气体流量较大,使气体流层产生的速度差值变小,从而动压效应提升变慢,承载力变化较缓。因此,在人字槽小孔节流动静压气体轴承的设计加工中,过多地增加人字槽槽数并不能高效率地提高轴承的承载性能。由图5还可看出,槽数相同时轴承的承载力随偏心率的增大而提高,这同样是源于偏心使得动压效应增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性研究[J]. 王广洲,王文博,于贺春,李智浩,赵则祥. 液压与气动. 2018(05)
[2]带轴向微通槽静压气体轴承承载特性研究[J]. 李树森,王成成. 润滑与密封. 2018(01)
[3]基于FLUENT的小孔深浅腔动静压气体轴承静特性研究[J]. 李树森,潘春阳. 现代制造技术与装备. 2017(03)
[4]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)
[5]带均压槽气体静压轴承承载性能仿真研究[J]. 冯小磊,吴运新,李杨,龚海. 计算机仿真. 2015(09)
[6]人字槽径向气体动压润滑轴承特性分析[J]. 董玛莉,李松生,鲁豫鑫,邵娟. 润滑与密封. 2014(09)
[7]用MATLAB求解动静压混合轴承的承载能力[J]. 田兴丽,王培俊,吴鹿鸣. 机械设计与制造工程. 2002(05)
硕士论文
[1]狭缝节流动静压径向气体轴承的特性研究[D]. 龚希美.中原工学院 2016
本文编号：3046687
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3046687.html
