锥面螺旋槽气体动压轴承动态特性研究

发布时间：2017-04-27 22:01

  本文关键词：锥面螺旋槽气体动压轴承动态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气体轴承作为一种以气体为润滑介质的新型滑动轴承，具有结构紧凑、回转精度高、摩擦功耗小、振动小、零污染、极高转速下摩擦热低、极低运动速度时无爬行、可在小扰动条件下稳定工作等一系列优点，在精密工程、超精密工程、微细工程、空间技术、电子精密仪器、医疗器械及核工程等领域中有着十分广阔的应用前景。但气体轴承也有其不足之处，如承载能力较低、气膜刚度小，另外，当气体轴承达到足够高的转速时，轴承转子系统将会出现失稳现象，由此产生自激振动，阻碍了气体轴承的广泛应用。 本文针对气体动压轴承的承载性能、动态特性以及轴承转子系统的稳定性进行了深入的分析与研究，并对气体动压轴承的动态特性进行了试验研究，验证了理论分析的正确性。 首先，以锥面螺旋槽气体动压轴承为研究对象，研究轴承转子间隙内流体的非线性动力润滑特性。以计算流体力学和气体润滑理论为基础，利用流体运动方程、连续方程和气体的状态方程，建立含有对时间偏导数的气体润滑瞬态Reynolds方程。 其次，采用微分几何变换的方法，将稳态条件下的气体润滑瞬态Reynolds方程的求解域进坐标行转换。利用五点差分法对线性方程组进行数值计算，采用超松弛迭代的方法，，通过VC6.0和MATLAB编程计算轴承转子间隙内的压力分布，揭示轴承结构参数和运行参数变化对轴承稳态气膜压力分布、轴向和径向承载能力等的影响规律。在求解气体动压轴承稳态气膜压力分布的基础上，采用VC6.0计算非稳态气膜力、气膜的刚度和阻尼系数，研究轴承转子扰动对轴承的动态刚度和动态阻尼的影响规律，分析偏心率和轴承转速对轴承动态特性系数的影响，研究气体动压轴承的动力学性态。 最后，建立轴承动态特性系数与轴承转速和偏心率的关系，分析气膜稳定性的力学机理，研究轴承转速和偏心率对轴承转子系统的影响。
【关键词】：气体动压轴承 锥面螺旋槽 动特性系数 稳定性 有限差分法 数值仿真
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.37
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究的来源、意义和目的8-9
• 1.2 气体轴承的发展概况9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 本文的研究内容11-12
• 第2章 锥面螺旋槽气体动压轴承润滑分析模型的建立12-26
• 2.1 锥面螺旋槽气体动压轴承的润滑机理12-13
• 2.2 气体流场数学模型的建立13-16
• 2.2.1 气体润滑的雷诺方程13-14
• 2.2.2 锥面螺旋槽气体动压轴承的控制方程14-16
• 2.3 控制方程的差分形式16-24
• 2.3.1 斜坐标系下的控制方程16-18
• 2.3.2 斜坐标系下控制方程的差分表达式18-24
• 2.4 气膜厚度方程24-25
• 2.4.1 气膜厚度方程的建立与求解24-25
• 2.4.2 气膜厚度相对轴心的差分表达式25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 锥面螺旋槽气体动压轴承的静态特性分析26-36
• 3.1 控制方程的求解26-28
• 3.1.1 边界条件的确定26
• 3.1.2 气膜压力分布的数值求解26-27
• 3.1.3 计算程序的实现27-28
• 3.2 承载力的计算28-29
• 3.3 轴承静态特性的分析29-34
• 3.3.1 气膜厚度与气膜压力分布29-32
• 3.3.2 承载性能的分析32-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 锥面螺旋槽气体动压轴承的动态特性分析36-56
• 4.1 轴承动态特性系数的计算36-40
• 4.2 任意扰动下的气膜力的计算40-50
• 4.2.1 扰动控制方程的推导40-43
• 4.2.2 扰动控制方程的求解43-50
• 4.3 轴承动态特性的计算及分析50-52
• 4.4 锥面螺旋槽气体动压轴承的稳定性分析52-55
• 4.4.1 系统稳定性的判定52-54
• 4.4.2 系统稳定性的分析54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 锥面螺旋槽气体动压轴承的实验分析56-60
• 5.1 实验台结构简介56
• 5.2 实验步骤56-57
• 5.3 实验值与理论值的对比和分析57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间的研究成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘暾;刘育华;史小文;;气体静压轴承的有限元数值解法[J];光学机械;1984年02期

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本文编号：331474