基于MATLAB的微轴承动力学特性的数值分析

发布时间：2024-04-20 00:44

　　微机电系统下,针对传统连续模型无法准确描述气体滑移对微轴承动力学特性影响规律的问题,引入Wu新滑移模型(任意克努森数下都与线性玻尔兹曼方程解有较高的吻合度)对传统连续模型和一阶滑移模型进行了修正。基于有限差分法,建立了用于数值分析微轴承动力学特性的动态数学模型,提出了Wu新滑移模型下动态数学模型的建立方法;在MATLAB软件平台上,对不同轴承参数下气体滑移与微小间隙下微轴承刚性转子系统动力学特性及其稳定性的变化关系进行了数值分析。研究结果表明:在微小气膜间隙下,微轴承在连续模型下预估的轴承动力学特性系数值最大,一阶滑移模型次之,Wu新滑移模型最小;即在设计MEMS下的微轴承时应采用Wu新滑移模型分析该类问题。

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【部分图文】：

图1微轴承动压作用示意图

微轴承动压作用示意图如图1所示。在定常、等温条件下,传统连续、一阶滑移及Wu新滑移修正模型下的润滑Reynolds方程的无量纲形式为:

图2数值仿真流程图

数值仿真流程图如图2所示。为验证本文用于微轴承动力学特性分析时程序的正确性,基于如图2所示的数值仿真流程图,笔者采用有限差分法进行数值计算,并将得到的结果与文献[11]的数值结果进行对比。

图3数值仿真程序验证图

数值仿真程序验证图如图3所示。对比结果表明:本文程序得到的动特性系数与文献中的数据几乎完全一样;使用该程序计算得到的动力学特性系数与文献中的数据相对误差均在3%以内,由此验证了本文程序的准确性。

图43种模型下的气膜压力分布图

基于如表2所示的轴承结构参数,在?=180°、偏心率0.6及轴承数为1.7时,3种模型下的气膜压力分布图如图4所示。对比3种模型下的气膜压力分布发现:在最小气膜厚度处,3种模型得到的气膜压力差异明显,这是因为在最小气膜厚度处,和气体滑移效应密切相关的流体粘性剪切应力最强,致使在该....

本文编号：3958620