基于弹性薄板的气浮垫动态性能研究

基于弹性薄板的气浮垫动态性能研究
精密与超精密加工技术伴随着科学的飞速发展应运而生,对做为精密与超精密加工设备重要部件的空气静压轴承的动静态性能提出了更为苛刻的要求。

气体本身固有性质的限制,给改善空气静压轴承的性能带来了诸多不便。

因此,如何分析研究空气静压轴承的性能,并在此基础上优化空气静压轴承的结构,已然成为气体润滑技术领域的研究重点。

这也是本文研究的主要目的所在。

本文以空气静压推力轴承(气浮垫)为研究对象,采用微扰法分解等温条件下的雷诺方程,结合气浮垫的振动力学模型,最终建立了气浮垫在直角坐标系下的动态数学模型；利用有限差分法离散化数学模型,确立其边界条件,结合超松弛迭代法,在matlab编程环境下编写程序,对气浮垫的动态性能进行了数值计算和仿真分析,并得出了气浮垫的两个主要性能参数,即动态刚度和阻尼系数。

设计了一种空气静压推力轴承性能测试实验台,用以解决气体静压推力轴承性能测试的问题。

该实验台利用弹簧拉压平衡原理对被测轴承进行加载,并利用力传感器测定施加载荷大小；分别采用位移传感器和流量计实现对气膜间隙大小及耗气量的测量；使用单坐标工作台实现压力分布的连续测定。

对气浮垫的承载特性和阻尼特性进行了实验研究,得到了大量的实验数据,结果表明,实验数据与数值计算数据基本吻合,也证明了本文所采用的数学建模和数值分析方法是正确的。

提出并加工了两种新结构的气浮垫,但在进行弹性薄板和气浮垫基体的粘接时遇到了工艺上的困难,致使无法通过实验的手段对新结构气浮垫的性能进行研究,在今后的工作中有待解决。