双向支撑超声波悬浮轴承的设计及实验研究

发布时间：2022-01-20 00:42

　　本文结合国家自然科学基金项目“飞轮储能系统高速轴系的超声波悬浮支撑技术研究（项目编号:50605026）”开展研究工作,基于压电学、动力学以及超声波振动理论,提出以压电超声振动实现对轴在较高转速下的悬浮支撑,完成了双向支撑超声波悬浮轴承的结构设计与制作,进行了相关的实验测试与分析。本文论述了轴承和超声波悬浮减摩技术的发展与应用;对与压电换能器相关的压电理论进行了阐述,设计了夹心式螺栓紧固型压电换能器;利用有限元法对换能器的纵向振动模态进行分析,优化了换能器的结构,加工制作了换能器样件;通过对换能器的频率、振幅以及对换能器的悬浮间隙与载荷重量的关系的实验研究,获得了换能器的基本性能参数;在对双向支撑超声波悬浮轴承的工作原理分析的基础上,设计并组装了双向支撑超声波悬浮轴承,对超声波轴承的悬浮间隙、不同间隙下轴的最高转速以及轴悬浮工作时的摩擦力矩进行了测试;从系统零件加工、装配对实验精度的影响角度做了分析;通过对实验结果的整理分析,得出了研究结论。 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

气体静压轴承

陆续开发设计出了如气体静压轴承[3]（图1-1）、磁悬浮轴承（图1-2）等多种新型轴承。图 1-1 气体静压轴承 图 1-2 磁悬浮轴承气体静压轴承是依靠由外界向润滑表面通入压力气体而强制形成的承载气膜来调节轴与轴承间隙，气体静压润滑系统由供气装置、节流器、支承装置组成；它的应用也很多，但气体静压轴承供气装置非常复杂，对气体的纯度要求较高。磁悬浮轴承是近几年发展比较成熟的非接触式轴承。磁悬浮轴承是利用

同时产生水平方向的定位力将物体固定于声压波节处，其结构如图1-6所示。实验时通过调节反射端与发射端间距、超声发生器频率，使换能器和谐振腔中的介质达到共振。当悬浮力足以克服试样重量时，试样就稳定地悬浮于中间某个位置。超声换能器超声变幅杆超声发射端悬浮试样谐振壁腔反射调节端电源图 1-6 声悬浮装置示意 图1-7超声波轴向推力轴承 图1-8超声波径向轴承1998年，吉林大学压电驱动技术研究室在研究超声波马达的过程中注意到了超声振动的减摩作用，并从定子与转子的接触面积及接触时间等方面对

【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波轴承悬浮性能及承载能力的实验研究[J]. 常颖,杨志刚,吴博达,程光明,田丰君,彭太江.  压电与声光. 2005(02)
[2]压电超声换能器的应用与发展[J]. 贾宝贤,边文凤,赵万生,王振龙.  压电与声光. 2005(02)
[3]无铅压电陶瓷及其应用研究[J]. 尹奇异,赁敦敏,肖定全,朱建国,余萍.  金属功能材料. 2004(06)
[4]压电陶瓷换能器和压电陶瓷材料的应用与发展[J]. 万学华.  世界产品与技术. 2002(06)
[5]21世纪航空发动机动力传输系统的展望[J]. 林基恕,张振波.  航空动力学报. 2001(02)
[6]压电陶瓷纤维问世[J]. 晓桐.  军民两用技术与产品. 2001(02)
[7]超声振动对摩擦力的影响[J]. 黄明军,周铁英,巫庆华.  声学学报. 2000(02)
[8]圆柱壳振动传播特性的波矢分析[J]. 左言言,宫镇,方玉莹.  农业机械学报. 1999(05)
[9]声悬浮的实验研究和数值模拟分析[J]. 解文军,曹崇德,魏炳波.  物理学报. 1999(02)
[10]压电陶瓷基本特性研究[J]. 张涛,孙立宁,蔡鹤皋.  光学精密工程. 1998(05)

硕士论文
[1]超声波轴承减摩作用机理分析[D]. 曹永昌.吉林大学 2006



本文编号：3597865