静压气体球轴承动态特性的实验研究
十字均压槽对平面静压气浮轴承动态性能的影响研究
十字均压槽对平面静压气浮轴承动态性能的影响研究李陆军【摘要】为解决平面静压气浮轴承受外界周期性扰动而振动的问题,将线性摄动法技术和流量连续性边界应用到频域内振动分析模型中,开展了气膜内压强对振动的响应分析.建立了气膜压强稳态、振动实部和振动虚部之间的耦合关系,提出了压强扰动项虚部和实部分离方法,在频域内轴承刚度和阻尼系数变化上对十字均压槽的作用进行了评价,进行了不同气膜厚度条件下轴承刚度和阻尼系数的数值模拟.研究结果表明:十字均压槽对频域内动态刚度和阻尼系数的影响受气膜厚度(h)影响,当6μm<h<7.5μm时,十字均压槽既增大了轴承刚度,又提高了轴承稳定性;当9.7μm<h<16μm时,尽管十字均压槽提高了轴承的刚度,但降低了轴承稳定性.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】平面静压气浮轴承;线性摄动法;动态刚度;阻尼系数【作者】李陆军【作者单位】中国水利水电科学研究院,北京100038【正文语种】中文【中图分类】TH133.35;TP240 引言由于无污染、无噪音等特性，气体轴承被广泛应用于各种精密仪器中。
与液体润滑轴承相比，气体轴承的缺点是承载力和刚度较小，这限制了气体轴承的应用领域。
为此，研究人员采用节流器提高气浮轴承的承载力和刚度。
节流器类型包括小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流和表面节流等。
孙昂、于贺春等[1-3]针对狭缝节流、带锥形腔体的气浮轴承的承载力和刚度进行了研究；文明[4]、胡俊宏[5]等利用Fluent对对气浮轴承内部流动进行了数值模拟研究，获得气浮轴承的承载力与气膜厚度的关系；近年来，多个学者利用有限元方法，研究了气浮轴承的承载力特性[6-8]。
上述研究主要是针对气浮轴承的静态特性，而气浮轴承在工作时常常受到外界干扰，产生微小的振动，因此，研究气浮轴承的动态特性意义重大。
CUI等[9]采用摄动法分析了狭缝-小孔双节流球形气体轴承的动力学特性，且采用有限元求解了狭缝-球混合气膜雷诺方程的非线性耦合弱解，获得了轴承的刚度和阻尼系数；李陆军等[10]采用摄动方法，建立了平面静压气浮轴承的微扰动稳定性分析模型，研究了轴承受到垂向微冲击后气膜厚度随时间的变化过程，给出了气浮轴承的动态性能；向洋等[11]通过求解稳态雷诺方程和扰动雷诺方程，计算出了轴承静承载力、静刚度、动刚度和阻尼系数，并对轴承的稳定性进行了分析，确定了气体静压轴承工作的稳态边界；陈东菊等[12]研究了空气静压导轨的气腔结构、节流器直径、供气压强对气膜内气旋的影响规律；卢志伟等[13]运用有限差分法，对静压气浮轴承动态特性进行了数值研究，得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼；张传伟等[14]针对精密H型气体轴承的起动过程，计算了轴承动态浮力，分析了气浮面螺旋槽的深度和数量的影响；裴浩等[15]基于气体分子动力学和冲击射流理论，结合气腔内气体流态，对空气静压轴承内部高压区进行了分区和定量描述；龙威等[16]通过从静压气浮轴承内气旋角度来研究轴承的动态特性，认为主气旋的核心位置和内外压差造成的压力脉动决定气体静压轴承微振动的强度和频率特征。
静压止推气体轴承性能分析
计算流体力学和相关的计算传热学，计算燃烧学的原理是用数值方法求解非线性 联立的质量、能量、组分、动量和自定义的标量的微分方程组，求解结果能预报流动、 传热、传质、燃烧等过程的细节，并成为过程装置优化和放大定量设计的有力工具。 计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验，它从基本物理定理出发，在很大 程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，在科学研究和工程技术中产生巨大的 影响。不但如此，计算流体力学还能够处理一些实验和理论分析都难以解决的问题。 NASA 曾经研究一种新型飞机(Aerospace Plane)，这种飞机将以 20 倍音速以上的速度 飞行。因为这样的马赫数远远超过现在风洞的能力，所以无法使用风洞实验满足研究
基于小孔节流的液体动静压球轴承动态特性分析
为矩形块状, 流出油腔的 流 量 分 别 为 Q 1 、Q 2 、Q 3 、Q 4 ,
构如图 1 所示。
在图 1 中,工作时,供油系统将指定压力的润滑油
导入,润滑油流经粗过滤装置 8、油泵 7 和精过滤装置
5 后筛掉油中杂质,此时如润滑油压力过大,润滑油则
会经溢流阀 6 回流到油箱内;过滤后的润滑油通过小
孔节流器 3 流入轴承间隙,支撑起轴承的凸半球 1,最
后随转子转动流回到油箱 9,形成了完整的液压回路。
lubrication of spherical hybrid sliding bearings is established and the Reynolds equation under laminar flow state is deduced from
this model. The pressure distribution of the oil chamber and oil edge are calculated according to the flow conservation principle of
Corresponding author: SHEN JingFeng, E-mail: shjf@ , Tel:+86-21-55273617
The project supported by the Shanghai Sailing Program ( No.19YF1434500) .
为偏心率,则偏心率的表达式为
ex
ìï
ε =
ï x h0
ï
ey
ï
(4)
íε y =
h0
ï
ï
e
ïε = z
z
空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析
空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析摘要：空气静压主轴是现代高速加工领域中广泛应用的一种主要技术装备。
本文通过对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，探讨了提高主轴精度和稳定性的方法，为空气静压主轴的进一步优化提供了参考。
关键词：空气静压主轴、轴承、微振动、稳定特性、精度一、引言空气静压主轴是一种采用气体静压原理来实现轴承支撑的主轴装置。
与传统的机械轴承相比，空气静压主轴具有摩擦小、寿命长、噪音低等优点，特别适用于高速加工领域的需求。
然而，由于空气静压主轴的工作原理本身存在一定的不稳定性，会导致微振动的产生，进而影响主轴的精度和稳定性。
因此，对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，对提高主轴的加工精度和稳定性具有重要意义。
二、空气静压主轴的微振动机理空气静压主轴的微振动主要受到以下几个因素的影响：1. 气膜刚度不均匀性：由于气膜厚度在轴向和径向上的不均匀分布，会引起气膜刚度的不均匀性，从而导致主轴的微振动。
2. 气膜传递特性：空气静压主轴的传动介质是气体，具有一定的传递时滞特性。
当主轴受到外界扰动时，气膜的饱和时间和响应时间都会导致微振动的产生。
3. 轴承的动力特性：轴承的刚度和阻尼是影响主轴微振动的重要因素。
一般来说，刚性较高的轴承可以减小主轴的振动。
三、空气静压主轴的稳定特性分析空气静压主轴的稳定性是指主轴在工作过程中的振动情况，用来评估主轴的加工精度和稳定性。
主要通过以下几个方面进行分析：1. 动力学分析：通过分析主轴的动力学特性，可以得到主轴的固有频率和振型。
固有频率越高，主轴越稳定。
2. 振动测试：利用加速度传感器等测试设备对主轴的振动进行实时监测和分析，可以了解主轴在不同工况下的振动情况，从而进一步优化主轴结构。
3. 数值模拟：通过数值模拟方法，可以对主轴的传动特性进行仿真分析，包括气膜刚度、气膜响应时间等参数的变化对振动产生的影响。
四、提高空气静压主轴稳定性的方法为了提高空气静压主轴的稳定性和加工精度，可以采取以下方法：1. 优化气膜结构：通过改变气膜刚度和厚度的分布，提高气膜的均匀性，减小主轴的微振动。
空气静压轴承动态性能仿真研究
第3"卷第5期有色金属材料与工程NONFERROUS METAL MATERIALS AND ENGINEERING Vol.38 No.5 2017文章编号：2096-2983 (2017) 0*-0280-06D01：10.13258/ki.nm m e.2017.05.006空气静压轴承动态性能仿真研究王昊(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：空气静压轴承具有较小摩擦、运转平稳、使用寿命长、回转精度高且无环境污染等优点.以孔式节流空气静压轴承作为研究对象，利用建模软件，建立孔式节流空气静压轴承三维实体计算模型.通过计算流体动力学（CFD)原理，对该模型网格划分后模拟仿真轴承在一定偏心率下的旋转状态，计算并得出气膜压力分布图，分析其在不同供气压强和不同旋转速度对轴承承载力的影响，并得出影响轴承承载力因素的变化曲线.研究结果对孔式节流空气静压轴承结构设计优化具有可靠性的指导意义.关键词：空气静压轴承％孔式节流％供气压强％旋转速度％承载力中图分类号：TH133 文献标志码：ADynamic Performance Simulation of Air Static Pressure BearingWANG Hao(School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology^ Shanghai 200093, China)A bstract：Air bearing has less friction than the other bearings. Moreover,it has a smooth opeservice life,high precision rotary and no environmental pollution, etc. In this paper, a three-dimens model is established to simulate the holes throttle air bearing. The model is meshed into the unstructuredgrid and the simulation results are obtained. Simulation results of bearing in rotating state is analyzed andstudied under the influence of gas pressure and rotating speed. The air film pressure dist aerostatic bearing is obtained based on the results of the CFD. Finally, the paper summarizes the influenceof the corresponding factors on the bearing capacity.Keywords：air static b earing；hole type throttle；inlet pressure；rotating speed；bearing capacity空气静压轴承利用空气作为润滑剂，从外界提 供压缩空气，经过压缩的气体经节流孔进入轴承间 隙，在主轴与轴承表面形成可压缩的气膜层，并起负 载作用.由于空气黏度很低，摩擦力几乎不存在，因此空气轴承几乎消除了由摩擦力产生的阻力和磨 损，所以更适用于高速和高精度设备.较之其他轴承 具有较小摩擦、运转平稳、使用寿命长、回转精度高且无环境污染等优点.:2/，在航空、航天以及精密测 量和超精密加工设备中得到广泛应用3.提供足够 的承载力和稳定性的最关键的问题在于这些轴承的 设计[4:7]，因此气体轴承已成为精密轴承的一个重 要发展方向.近年来国内外对其进行了很多研究，段明德 等[8]通过建立空气静压轴承三维模型，仿真分析旋收稿日期：2017-03 - 08作者简介：王昊（1990—），男，硕士研究生.研究方向：静压轴承.E-mail: 740320796@qq. com第5期王昊:空气静压轴承动态性能仿真研究281转工作状态的轴承，得出进气压力、轴承转速与气模 厚度对空气轴承承载能力及需气量带来的影响' Zhu M等对超精密空气静压轴承的瞬态流动特性进 行了研究.为了捕捉湍流结构和波动，利用L E S方 法数值计算轴承间隙的瞬态流场，对轴承间隙涡结 构和压力波动进行了分析.R enn等[17]研究空气静 压轴承孔型节流器对质量流量特性的影响，并进行 了一系列的模拟和试验.结果表明，通过孔口的质量 流量特性与通过喷嘴的质量流量特性不同.空气静压轴承处于低转速工作时，表现为静压 效应;但当轴承高速旋转工作时，由于摩擦有相对运 动，故亦会产生动压效应.当动压效应达到一定程度 时，轴承成为动静压混合轴承，由原本静压空气转变 为动压静压混合空气轴承，变为动静压混合润滑工 作.考虑到动静压混合状态空气流动情况，本研究使 用计算流体动力学(CFD)的方法17:12，在数值模拟 计算基础上分析动静压效应.通过数值模拟的方法 求得比较精确的近似解，在实际工作时，空气在气体 轴承间隙流动是较为复杂的三维流场，因此使用三 维模型更容易得到精确的结果.其他研究一般地都 没有考虑到节流孔进口处的压力分析.本文通过模 拟得出了节流孔进口处压力分布图，并对其进行了 分析，为空气轴承的性能设计优化提供有效指导.1孔式静压径向轴承的结构参数和理 论分析节流管在空气静压轴承中是一个重要组成部 分，有一定的阻抗，具有压力调节的作用.气体静压 节流方式主要有小孔节流、多孔质节流、表面节流、毛细管节流和狭缝节流等[13]，其中小孔节流方式又 分为简单孔式节流器和环形孔式节流器.本文采用 环形双排孔节流孔布置.在轴承静止无工作状态时，因轴承自重和载荷 (总称为F)存在，转轴与轴承内表面紧密接触，无气 膜存在.当工作时，这时压缩空气经节流孔逐渐进入 轴承间隙，直到内部压力大于F时，转轴被气体浮 起，气膜形成，形成气浮垫[14].当工作稳定时，转轴 在气膜压力的支承下达到平衡.但因负载存在，使得 其产生了一定的偏心量6,导致上下气膜表面压力 不一样.负载变大时，下气膜厚度减小，气膜压力变 大;而上气膜厚度增大时，气膜压力变小，此时上下 气膜表面会形成压力差就是气膜承载力，用来平衡外部负载，使之内外压力平衡.提高静压气体轴承的刚度和承载能力是优化气 体轴承性能的重要方法，多数由压缩的供气压力、轴 承结构参数及气体的不同等因素确定.气体静压轴 承结构主要参数见表1.表1空气静压轴承结构的主要参数Tab. 1 Main parameters o f aerostatic bearing structure几何特征参数值轴承直径/m m56轴承长度/m m80节流孔直径/mm2进口直径/mm4节流孔径向位置/mm15平均气模厚度/mm2节流孔数量/个12文献[8]对偏心率为0.1时的空气静压轴承做 了一些相关研究.在文献[15]中偏心率为0.1〜0.6,研究并得出偏心率对承载力的影响结果:在一 定范围内，承载力和偏心率构成线性关系，并且在偏 心率为0.5时，研究分析并得出了详细的结论.本文 取偏心率为0.3进行一系列的研究分析.通过计算轴承静态性能的近似公式[15]，对承载力性能进行近似的估算(在e e0. 3,且^e3的情况下）.()单个径向轴承的承载力根据公式：W+C j L D(p s - <@) (1)式中：：e0. 2,单排孔供气；：e 0. 25,双排孔供 气L= 80mm;D= 60 mm;为环境压力，即标准 大气压力；<〇为供气压力，<〇= 5.0 d105p a;：为 载荷系数，它是轴承处于不同情况下，各参数确定 后，可以承受的载荷与所能达的理论承载力之比.本文采用的是径向双排孔供气轴承，所以： e 0.25.由式(1)代入数据得W= 478 N.由于空气可被压缩，做出假设，空气在轴承中的 状态为等温过程，空气静压轴承处于高速工作时，表 现为动静压混合过程，轴承内气膜的压力P符合 Reynolds方程[16]:e1 - ecos_e_>282有色金属材料与工程2017年第38卷式中^为气体动力黏度；P为气膜压力；尺为轴承的半径为气体密度；、为轴承的平均气膜厚度;e为轴承的偏心率；U为轴承两相对表面的运动速度.Reynolds方程等式左侧为气膜压力变化参数，而等式右侧各项展开，会得到各种压力的各种效应.物理意义为：吵g，动压效应;M g，伸缩效应;隱|^，密度效应.除上述效应外，其中还存在其他效应:挤压效应，加热效应等都会在气膜上产生压 力[17].所以，静压气体轴承为动静压混合轴承.2动压效应图1为空气静压轴承动压效应.当轴承工作时，因承载力W存在，旋转中心为〇2,偏心量为&当轴 承绕轴高速旋转时，由于与空气摩擦力存在，气膜与 轴接触的附面层空气将会随转轴一起旋转，在图1中X轴下，气模的流动状态是由气膜较薄的一侧流进，从气膜厚的一侧流出，该范围的气膜受力较小;X轴 上，气膜层的流动状态是由气膜较厚一侧流进，从气 膜薄的一侧流出.形成了由小变大的扩大楔形间隙和 由大变小的收敛楔形间隙，满足动压效应形成的几何 条件.故而轴承工作会有动压效应存在.图1空气静压轴承动压效应示意图Fig. 1Hydrodynamic effect of static pressure bearing 3静压轴承的模拟仿真3.1模型本文采用双排小孔节流空气径向轴承，节流管 与轴承外壳为45°.本文主要研究气体经节流管进 入轴承的空气状态.因此气体为主要对象，以气体建 立气膜模型，采用SolidW orks建模软件，如图2 所示.图2气膜模型Fig. 2 M odel of air film3.2网格划分轴承工作时，高压气体通过45°倾角的供气管 进入到节流管时，横截面发生了突变，因此高压气体 在流经节流突变口时，使得速度与压力变化幅度较 大.因此在此处进行了网格加密，相对其他区域较密 集，如图3所示.图3气膜网格Fig. 3 Mesh of air film3.3数值模拟网格划分完，导入到FLUENT计算，求解器设 置为基于压力的求解器(Pressure Based)，采用可实 现性Realizable fc ：'模型•此模型与标准fc ：'模 型、重整化群RNG fc:'模型相比，优点是可以在雷诺应力上保持与真实湍流的一致，可以更准确地模 拟平面和圆形射流的扩散速度;在旋转计算、带方向 压强梯度的边界层计算和分离流计算等问题中，计 算更符合实际情况;针对分离流计算和带二次流的 复杂流动计算也较为准确.本研究进出口为压力边 界条件，轴承内表面设置为旋转面，选用非平衡壁面 函数，采用SIMPLEC算法收敛计算.第5期王昊:空气静压轴承动态性能仿真研究2833.4仿真结果轴承工作时，压缩气体经节流孔进入轴承间隙， 一部分沿着轴向流向两端和中间，在中间会形成相 对稳定的压力区;轴承气膜内膜面，由于气体存在黏 性，气膜层会随着壁面的旋转而转动，旋转方向与轴 承旋转方向一致.空气静压轴承的供气压力、偏心率、轴承旋转速 度、轴承的结构参数和气体性质等因素均会影响气体 在轴承内的流动状态特性，进而影响到轴承工作状态特性.本文主要针对偏心率为7 3时，研究分析供气 压力和轴承旋转速度对轴承承载力的影响规律.进口压力0.5M Pa 压缩空气，均以45°进气，出 口压力均为大气压力•由图4(@)〜(d )可以看出，压 缩气体经45°节流管节流，压力下降.由节流孔进入 轴承时，在节流管进口右侧形成了一个低压区，并随 着顺时针方向压力逐渐升高，而不同轴承转速对压 力分布具有一定的一致性，即旋转速度对压力影响 很小，见图4.(a )进气压强0.5 M P a ，转速5 000 r/m in (b )进气压强0.5 M P a ，转速30 000 r/m in(c )进气压强0.5 M P a ，转速60 000r/m in (d )进气压强0.5 M P a ，转速 100 000 r/m in图4供气压力和轴承旋转速度对轴承承载力影响Fig. 4 Influence of gas supply pressure and bearing rotation speed on the bearing capacity of the bearing is studied轴承工作时，供气孔、节流孔和轴承气膜外圆柱 表面与轴承固定接触，轴承固定.轴承气膜内圆柱表 面与轴颈接触，轴颈以一定的速度旋转.在偏心率为0.3,旋转速度为5 000 r /m in 的条件 下，分析不同进气压力下的轴承气膜内表面压力分 布.由图5可知，一定转速情况下，轴承气膜压强随着 进气压强的增加承载力增加，且压力分布更加均勻.通过气膜压力分布可对气膜压强积分计算得出 气膜压力合力，即轴承承载力W •在不同工况下积 分所得承载力不同，以此得出了不同进气压强和转 速与承载力的关系.由图6(a )可知，在偏心率为0. 3,进气压强为 0.5 M Pa 时，轴承的承载力在该气膜厚度下，在转速 的逐渐提高下，承载力静压成平稳状态，由静压与总IE 1lizippii iP K19187654321G -1-2284有色金属材料与工程2017年第38卷压图可知轴承动压效应随转速的增大逐渐减小.由图6(b )可知，在偏心率为0. 3,旋转速度为5 000 r /min 时，在不同供气压力下，轴承的承载力随 着供气压强的增加而增加，动压效应越明显，见图6.(a )进气压力为0.2 M Pa ，旋转速度5 000 r/m in (b )进气压力为0.3 M Pa ，旋转速度5 000 r/m in(e )进气压力为0.6 M Pa ，旋转速度5 000 /m in (f )进气压力为0.7 M Pa ，旋转速度5 000 r/m in图*不同进气压力条件轴承气膜内表面压力分布Fig. * Pressure distribution of the bearing gas film4结论本文利用有限元数值模拟，研究分析在一定偏心率下，对空气静压轴承旋转工作时进行模拟计算，得出结论:压缩气体经节流孔进入轴承时，在节流孔右侧形成了一个低压区，顺时针方向压力逐渐升高， 轴承转速对压力分布影响很小.轴承的承载力在一定气膜厚度和进气压强下，随转速逐渐提高，承载力 逐渐下降，成下降趋势.轴承承载力随着进气压强的第5期王昊:空气静压轴承动态性能仿真研究2850 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000循环速度/ 〇m in _^(a )不同转速对承载力的影响曲线0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7冲击压力/M P a(b )不同供气压强对承载力的影响曲线图$不同因素对承载力的影响曲线Fig. 6 Graph is different factors impacton the bearing capacity增大成非线性增大，动压也随着压强增大而增大，动 压变得更明显.一定旋转速度下，随着进气压强的增 大，压力分布越均勻，越适合轴承高效稳定的工作.研 究结果为孔式节流空气静压轴承结构设计优化和在 相关工程中的应用提供可靠性的指导及技术支撑.参考文献：[1 /王元勋，陈尔昌，师汉民，等.气体润滑轴承的研究与 发展[J ].湖北工业大学学报，1994(3) : 155 : 159.[2 /孙立佳，孙淑凤，张华涛，等.静压轴径轴承静态特性的 数值模拟分析[J ].低温与超导，2010,38⑴:56 ： 7[3] LIN W J,KHAIAIT J P , LIN W , et al . 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动静压混合气体润滑轴承动态稳定性实验研究
ｃ ａ ｓｒｐｉｌ Ｔｈ ｆｅ ｔｖ ｉｒｔｏ ｏ ｔｏ ｎ ｎ ａ ｃ ｄ ｓａ ｉｉ ｏ ｌ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｐ ｏ ｅ ｙ ｏ ‘ ｏ ｎ ｈ ｏ ａ ｄｙ． ｅ ｅ ｃｉｅ ｖｂ ａｉｎ ｃ ｎｒｌａ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｌｔ ｃ ｕｄ ｂ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒｐ ｒ ｆ‘ｂ ｕ ｄ ｂ ｙ ｔ
陈
（ ．中科院工程热物理研究所 １
策
杨 金福 聂超群
北京 １０ ３ ； ０ ０ ９ 北京 １０ ７ ） ０ ０ ６
北京 １０ ８ ００ ０；２ ．中国科学院研究生院
３ ．北京航空工程 技术研究 中心
摘要 ：对动静压混合气体润滑轴承进行了动态稳定性试验。通过实验呈现了气体润 滑轴 承一 转子系统 中的气膜涡动
进入混沌； 利用混沌振动的 “ 有界”性质 ，可以有效控制振 幅， 提高稳定性。
关键 词 ：动静 压 混合 ；气体 润 滑轴 承 ；动态 稳 定性 中 图分 类 号 ：Ｔ １ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ ０５ （０ ７ ｌ ０ ０— ＨＩ７ ２ ４— １０ ２０ ） ２— ３ ６
新型狭缝节流球形静压气体陀螺轴承的动态特性
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｅ ｔ ｐ ａ ｙ ｏ ｃ ｐ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ａ ｎ ｗ ｙ ｅ ｇ ｓ ｇ ｒ ｓ ｏ ｅ，ａ ｓ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ ｈ ｄ ｉ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｓ ｍａ ｌｐ ｒｕ ｂ ｔ ｍｔ ｏ ｓ ｅ ｌ ｙ ｄ ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｏ ｉ ｃ
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新型静压气体球轴承的超声速现象研究
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第４卷 ５
第 ５ 期
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大 学 学
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２１ 年 ５ ０１ 月
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新 型 静 压 气 体 球 轴 承 的 超 声 速 现 象 研 究
动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究
动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究摘要：动静压气体轴承是一种典型的非接触式轴承，其优势在于可实现高速、高精度及长寿命的转子支撑。
然而，动静压气体轴承的动态特性对系统的稳定性具有重要影响，对其动态特性进行分析和稳定性控制方法进行研究具有重要意义。
本文基于气体动力学原理，通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，并提出一种稳定性控制方法，以提高其稳定性和性能。
关键词：动静压气体轴承；动态特性；稳定性控制；气体动力学引言动静压气体轴承是一种基于气体动力学原理工作，具有非接触式支撑转子的轴承。
相较于传统的机械轴承，动静压气体轴承具有无需润滑剂、摩擦损失小、寿命长的优点，因此广泛应用于高速、高精度的转子系统中，如航空航天、精密制造等领域。
然而，由于轴承自身的结构及工作原理等因素，动静压气体轴承存在一些不稳定的动态特性，如摆动、振动、涡旋等。
本节将通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，以及提出一种稳定性控制方法。
希望通过这些研究，能够更好地理解动静压气体轴承的动态行为，并提供一些解决方案，以提高其稳定性和性能。
动静压气体轴承的动态特性分析动静压气体轴承的动态特性分析是研究该轴承系统稳定性的前提。
在分析之前，首先需要对动静压气体轴承的气体动力学原理有一定的了解。
动静压气体轴承是基于气体动力学原理工作的，其原理是通过强制流体在轴承内形成气体薄膜，使得转子与静子之间形成气体动力支撑，从而实现转子的非接触式支持。
基于此原理，可以建立动静压气体轴承的数学模型。
该模型通常包括动力方程和气体方程两部分。
动力方程描述了转子在轴承中受到的各种力的平衡关系，包括气膜的静压力、动压力以及摩擦力等。
而气体方程描述了气体在轴承油膜中的流动行为，一般采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程进行描述。
通过对动力方程和气体方程的数值求解，可以得到动静压气体轴承的动态特性，如转子的偏心量、刚度系数以及阻尼系数等。
气体轴承的动态特性与优化设计研究
气体轴承的动态特性与优化设计研究概述：气体轴承是一种常用的旋转机械装置，其动态特性和优化设计一直是研究的焦点。
本文将探讨气体轴承的动态特性以及如何通过优化设计来提高其性能。
1. 动态特性的分析1.1 摩擦特性气体轴承的摩擦特性对其性能至关重要。
由于气体的可压缩性，气体轴承的摩擦力较小，从而降低摩擦损失和磨损。
然而，气体轴承的摩擦力随着转速的增加而增大，这可能导致振动和噪音的产生。
1.2 动态刚度气体轴承的动态刚度决定了其对载荷变化的响应能力。
动态刚度越大，轴承在变载荷下的变形越小，从而提高了系统的稳定性和准确性。
研究表明，通过增加气体轴承的环间距、减小气体压力梯度和增加气体供给压力等措施，可以有效提高动态刚度。
2. 优化设计方法为了改善气体轴承的动态特性，研究人员提出了多种优化设计方法。
以下介绍两种常用的方法。
2.1 结构参数优化通过优化气体轴承的结构参数，可以提高其动态刚度和稳定性。
其中一个关键参数是环间距，它决定了气体轴承的刚度和摩擦力。
通过对环间距进行优化，可以在满足轴承载荷需求的同时，提高轴承的刚度和稳定性。
2.2 控制系统优化气体轴承的控制系统对其动态性能有重要影响。
通过优化气体供给系统和控制算法，可以减小激振力和噪音，提高轴承的响应速度和精度。
例如，采用先进的控制策略，如自适应控制、模糊控制等，可以在不同工况下实现最佳的控制效果。
3. 深入研究趋势随着科学技术的不断进步，气体轴承的研究也在不断深入。
以下是一些可能的研究方向：3.1 新型气体轴承材料当前，气体轴承主要采用金属材料，但其摩擦和磨损问题仍然存在。
因此，研发新型气体轴承材料，如陶瓷、高分子材料等，有望改善轴承的性能。
3.2 多场耦合模拟与分析气体轴承的动态特性涉及多个物理场，如流体力学、机械力学和传热学等。
通过开展多场耦合模拟与分析，可以更准确地预测气体轴承的动态行为。
3.3 智能化气体轴承系统随着人工智能技术的发展，智能化气体轴承系统有望实现更高的控制精度和自适应性能。
静压轴承的稳定性与动态特性分析
静压轴承的稳定性与动态特性分析导言：静压轴承是一种常见的轴承形式，其工作原理是利用气体或液体介质的静压力来支撑工作负荷。
相比于传统的滚动轴承，静压轴承具有较大的承载能力、较低的摩擦损失与振动噪声，成为许多高速转动设备中的重要组成部分。
本文将深入分析静压轴承的稳定性与动态特性，探讨其在实际应用中所面临的问题与挑战。
一、静压轴承的工作原理静压轴承使用介质力来支撑轴的负荷，其中介质可以是气体或液体。
其工作原理可以简单地描述为：当轴在静压轴承中旋转时，介质流体中形成良好的压力分布，从而产生支撑力。
具体而言，介质通过孔隙或缝隙进入轴承，由于轴的旋转而形成流动，这种流动产生了支撑力，并使轴与轴承垫片之间形成气膜或液膜。
这种气膜或液膜可以有效减小轴与轴承之间的接触面积，从而降低了摩擦和磨损，实现了轴的平稳运动。
二、静压轴承的稳定性分析1. 稳定性的定义静压轴承的稳定性是指轴承在工作过程中对外界干扰的抗扰能力。
在设备运行中，由于各种原因（如不均匀载荷、外力冲击等）会对轴承产生干扰，静压轴承的稳定性直接影响设备的运行稳定性与寿命。
2. 稳定性的影响因素静压轴承的稳定性受多种因素影响，包括介质特性、工作速度、载荷、尺寸和制造精度等。
首先，介质特性是影响轴承稳定性的重要因素，如介质黏度、压力和供应方式。
其次，工作速度也对轴承稳定性有很大影响，速度过高可能使介质无法形成稳定的气膜或液膜，导致轴承失稳。
此外，载荷、尺寸和制造精度都会对稳定性产生影响，如过大的载荷可能使气膜或液膜破裂，影响轴承的稳定性。
3. 稳定性的提升方法为了增强静压轴承的稳定性，可以采取以下措施。
首先，改变介质参数，如增加介质流量或压力，提高气膜或液膜的承载能力。
其次，通过优化轴承结构设计，如改变孔隙或缝隙的尺寸和位置，以提高气膜或液膜的压力分布。
此外，控制工作速度，避免超过轴承的承载能力，是提升稳定性的重要手段。
三、静压轴承的动态特性分析1. 动态特性的定义静压轴承的动态特性是指轴承在工作过程中的动态响应和振动特性。
径向小孔静压气体轴承的试验研究
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不 。
四排切 向等形式的静 压气体轴承 。本文对双排及四排 径向孔静压气 体轴 承静 、动特性 及稳 定性进 行 了分 析 ，并在 自行建立的气体轴承试验 台上对 四排径 向孔 轴 承 进 行 了 试 验 ，采 用 Ｐ Ｌ一８８ Ｇ ｃ（一６２ Ｃ １Ｈ ，Ｐ Ｉ 】 ０， Ｐ Ｌ ７９ ｃ（一１２ Ａ Ｄ板 、Ｖ Ｃ Ｄ一 ８ ．Ｐ Ｉ ０ 等 ／ 】 Ｏ接 口和 微 机 组 成的高速数据采集系统，利用 自行研制开发的轴承测 试软件包对轴承静 、动特性及稳定性参数进行 了实时 采集 、存储和分析 ， 并与 苏州制 氧机厂 １０ ｏ／ 制 ５Ｎ ２ｈ
从轴承的偏位角先增后减也可 以预见轴承的稳定性随 载荷的增加有 一 个极小值 ，即对某种型式的轴承存在 转 子 重量 的最 差点 ，这 在 设计＿ 避 免 ，而 在 小 偏 心 中应 率 下 ，转 子 越 轻越 稳 定 。 （ ）涡动起始转 速与轴承供气压力 、半径间隙的 ４
关 系
图 ２ 试 验台照 片 图 ３ 试验用 主轴 一 承照 片 轴
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静压气体轴承静刚度的动态测试新方法
从图 5、 6 可知， 不同工作点处气膜频响函数特 性曲线的数值不同，但形状相似。小于 50 Hz 的低 频段，气膜系统位移－力频响函数的幅值基本上等 于一常数；同时这一频段内输出力信号与输入位移 信号之间的相位滞后也较小， 小于 0.1π。 超过 50 Hz 后，各工作点处气膜频响函数的幅频特性曲线陆续 发生转折，随频率的增加频响函数幅值快速增大， 而且气膜高度越小的工作点，转折处的曲线斜率越 陡。超过 50 Hz 后，各工作点处的相位滞后也快速 增加，在 300 Hz 附近取得最大的相位滞后值。 图 7 给出了静压气体球轴承在工作点处气膜幅 频特性曲线与动态刚度曲线的进一步比较。
* 国家自然科学基金 (50335010) 和武汉科技大学科学研究发展基金 (2005XZ2)资助项目。20060512 收到初稿，20061211 收到修改稿
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机
械
工
程
学
报
第 43 卷第 4 期期
图1
环面节流静压气体球轴承
式中
F0 ——气膜静态承载力 p0 ——气膜内各点的量纲一静态压力
系，进一步的分析，需要借助于数值试验。文献[7] 中利用精密离心机原有动平衡执行机构设置的一个 静不平衡或一个偶不平衡，在低速旋转时实际上形 成了一个固定低频率的周期激振力，电容测微仪测 得的是转子的振动位移矢量，因此在忽略气膜阻尼 的情况下建立的以轴承刚度为未知量的离心机转子 力矩方程中，未知的轴承刚度应该是轴承气膜在这 一特定低频率处的动态刚度。 定义气膜质量等效系统的输入信号为工作点处 球心的动态位移，输出信号为动态承载力，则由式 (4)可得气膜质量系统位移—动态力频响函数 H ( f ) 的表达式
文献7提出一种在线测量支承精密离心机主轴的静压气体轴承刚度的新方法即利用精密离心机原有的动平衡执行机构人为设置一个静不平衡与一个偶不平衡建立以轴承刚度为未知量的离心机转子的力矩方程测得某转速下主轴几何轴线的径向位移后再反求出轴承气膜的刚度但并没有国家自然科学基金50335010和武汉科技大学科学研究发展基金2005xz2资助项目
小孔节流静压气体轴颈轴承主轴系统的动态特性分析
ｓｏ ｓｔａ ｅｍｏ ｅ ｎ ｆ ｈ ｐｎ ｌ ｔｂｅｂ ｃ ｕｅｔｅｐｅ ｉ ｏ ｅ ｔｆｇ ’ ｘｅ ａｌ ｐｅｓｒ ｅ ａ ｕ ｎ ｅ ｒ ｈ ｗ ｈ ｔｈ ｖｍｅ ｔ ｅｓ ｉｄｅｉ ｓａ ｌ ｅ ａ ｓ ｈ ｒｃｓ ｎｃ ｎｒ ｕ ｅ Ｓｅｔｒ ｌ ｒｓｕ ｚｄｇ ｓ ｏ ｒａ ｂ ａ－ ｔ ｏｔ ｓ ｉ ｉ ｎ ｙ ｉ ｊ ｌ
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李树森 。 盂庆 鑫 刘 ’
２ ．东北林业大学机 电工程学院
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黑 龙江哈尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
（ ． 哈 尔 滨 工程 大学 机 电工 程学 院 黑 龙 江 哈 尔滨 １００ ； １ ５０ １
黑龙江哈尔滨 １０ ４ ；３ ５０ ０ ．哈尔滨工业大学航天工程与力学系
摘要 ：通过对小孔节流静压气体轴颈轴承的雷诺方程 描述 主轴系统 的动力学 数学模 联 直接进行数值求解 ，分 析了轴承系统 的动力学特性 ，研究 了在不平衡质量作用下轴承主轴 系统的响＿ 。结果表明，由于精 密离心机小孑 节流静 Ｉ １ ； ｃ Ｌ 压气体轴承的史承刚度大 ，承载能力高 ，旋转主轴 的运 动是稳定 的。但在一定条件 下，旋转 主轴 有可能出现不稳定现
Ｌ ｕ ｅ ｉＳｈ ｓ ｎ ’ Ｍｅ ｇ Ｑｉｇ ｉ ｎ ｎ ｘｎ。 Ｌｕ Ｄｕｎ ｉ
（ ．ｃｏｌ ｆ ｅｈｔ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ Ｅ ｇｎｅｉｇＵ ｉｅ ｉ ， ａｂｎＨ ｉ ｎｊｎ ５ ０ １ Ｃ ｉａ １ Ｓｈｏ ｏ ｃａｒ ｉ Ｅ ｇ ｅｉ ， ａｂｎ ｎｉｅｒ ｎｖｒ ｔ Ｈ ｒｉ ｅ ｏｇｉ ｇ１０ ０ ， ｈ ； Ｍ ｏ ｃ ｎ ｎ ｎ ｓｙ ｌ ａ ｎ ２ Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｅｓ Ｆ ｒｓｙＵ ｉ ｒ ｔ， ａｂｎＨｅｏ ｇａ ｇ１０ ４ Ｃ ｉ ； ． ｃｏｌ ｆ ｃａ ｏ ｉ ｎｉ ｅ ｎ ， ｏｔ ａｔ ｏｅｔ ｎｖ ｓｙ Ｈ ｒｉ ｉｎｊ ｎ ５０ ０，ｈｎ ｒ ｎ ｉ ｈ ｒ ｅｉ ｌ ｉ ａ
高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析
高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析引言：高速动静压气体轴承是一种重要的工业设备，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等行业。
其作用是通过动态气膜压力来支撑轴承的转动部件，减小接触面的摩擦和磨损，提高设备的运行效率和寿命。
然而，在轴承运行过程中，由于复杂的流场变化，会产生不稳定现象，甚至导致轴承失效。
因此，通过动态流场模拟和失稳分析研究高速动静压气体轴承的运行机理和优化设计具有重要意义。
一、高速动静压气体轴承的运行原理高速动静压气体轴承由固定套、转动套、导向螺旋槽和气体供应系统等组成。
在轴承运转时，通过润滑气体的高速旋转和压力控制，形成动态气膜，使转动套浮起于固定套之上，实现轴向和径向的支撑和导向作用。
动静压气体轴承的运行机理主要包括气体压力、气膜形成和维持、轴心位移等关键参数。
二、动态流场模拟方法1. 基于Navier-Stokes方程的数值模拟方法：基于连续介质假设，通过求解Navier-Stokes方程组，考虑非定常性、可压缩性和湍流效应，描述高速动静压气体轴承的动态流场变化。
采用数值方法可以较为准确地模拟轴承工作过程中气膜厚度、气膜压力分布等重要参数的变化规律。
2. 流体-结构耦合方法：考虑到高速动静压气体轴承在工作过程中受到的外部加载和转动套的变形，采用流体-结构耦合方法对轴承进行模拟。
该方法将轴承系统划分为流体域和结构域，通过求解流体域和结构域的相互作用，可以更加真实和准确地描述轴承的动态特性和失稳机理。
三、失稳分析方法1. 线性稳定性分析：通过对动静压气体轴承系统进行线性稳定性分析，得到关键频率和振型。
通过求解特征值问题，可以判断系统的稳定性和失稳特性，并对参数进行优化。
2. 非线性动力学分析：考虑到高速动静压气体轴承系统存在非线性特性，如气体的可压缩性、流体力学的非粘性等，采用非线性动力学分析方法来研究系统的运行稳定性和失稳机理。
通过数值求解非线性动力学方程，可以得到系统的运动状态、相位图和吸引子等信息，进而对轴承的设计和改进提供指导。
静压气体轴承静态特性的理论研究综述
解析解与数值 解的基 本方法及新的进展 ， 出基 于 雷诺 方程 的数 值 解 已能 满足 静压 气体轴 承静 态性 能的工 指 程计算精度要 求 ， 但对 于复杂 结构 气体轴承性能 的准确分析 ， 则有 待 于三 维流场计 算技 术在静 压气体 轴承研
究领域 的进 一步应 用。
关键词 ： 静压气体轴承 ； 小孔 节流； 环面 节流 ； 态特性 静
直角坐标系下定常可压缩雷诺气体润核子工程等领域中， 有着 十 分 广 阔 的 应 用 ¨２。 ８ ４ ， 国学 者 Ｇ ｓ ｖ ． １５ 年 法 Ｊ ｕｔ ａ Ａ ｏ ｈＨｍ 首次提 出了气体作为润滑剂的 可能 ｄｌ ｉ ｐ 性。 ８ ７ ， 国Ａｂｒ ｉ ｓｕ 制成 了一个 空 １８年 美 ｌ ｔ ｎ ｂｒ ｅＫ ｇ ｙ 气 润 滑 的径 向轴 承 。 ９ 年 Ｈ ｒｓ 发表 了考 １１ ３ ａｉｎ ｒｏ 虑流体压缩性 的润滑理论 ， 在保留连续方程 中的 密度项 、 引用 等温假设 的条件 下导 出 了可压 缩
中 图分 类 号 ：Ｈ ３ ．６ Ｔ １３ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２— ０ ０ ２ ０ ） １ ０ ７— ４ １７ ３ ９ （０ ６ Ｏ —０ ３ ０
Ａｄ ａ ｃ ｓｉ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ａ ｉ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｖ ｎ ｅ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｔｃ Ｃｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｃ ｏ ｔ ｒ ａ ｌ ｅ ｓ ｒｚ ｄ Ｇａ ａ ｉ ｇ ｆＥｘ ｅ ｎ ｌ Ｐｒ ｓｕ ｉｅ ｓＢｅ ｒｎ ｓ ｙ
轴承相比， 其支承精度提高 ２ 个数量级 ， 功耗降低
３个数量 级 ， 轴承 的工 作 寿命 则 增长 了数 十倍 ， 而 在精 密工程 、 超精 密工 程 、 微细 工程 、 间技术 、 空 电
轴承静压测试实验报告
轴承静压测试实验报告本实验旨在通过轴承静压测试，探究轴承在不同工作条件下的性能表现，以评估其质量和可靠性，并为工程设计提供依据。
实验原理：轴承静压测试是一种通过施加一定的压力在轴承上进行不同工作条件模拟的实验方法。
实验中使用的轴承安装在测试台上，并通过液压系统施加一定的压力。
通过改变压力大小以及施加时间，观察轴承的滚动性能，包括摩擦力、磨损情况等，从而评估轴承的质量和可靠性。
实验步骤：1. 将待测试的轴承安装在测试台上，确保其安装牢固。
2. 打开液压系统，调整压力表读数到预定的数值。
3. 等待一段时间，记录轴承在压力作用下的性能表现，例如摩擦力大小、磨损情况等。
4. 改变液压系统压力大小，并重复步骤3，以得到不同压力条件下的实验数据。
5. 对实验数据进行分析，得出轴承在不同工作条件下的性能评估。
实验结果与讨论：经过实验测试，我们在不同压力下得到了一系列实验数据。
通过对数据的分析，我们可以得出如下结果：1. 随着压力的增加，轴承的摩擦力逐渐增大。
2. 在一定压力范围内，轴承的摩擦力增长速度逐渐减缓，说明轴承在该压力范围内有较好的性能表现。
3. 当压力超过一定阈值时，轴承的摩擦力增长速度明显加快，表明轴承在高压力下容易出现磨损和故障。
4. 在不同压力下，轴承的摩擦力变化规律与磨损情况呈现一定的相关性。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 在实际工作中，应合理选择轴承的工作压力，以确保其性能和可靠性。
2. 高质量的轴承能够在较高压力下保持较低的摩擦力，具有较好的耐磨性能。
3. 对于高压力工作场景，需选择承受高压的轴承，以确保其寿命和可靠性。
实验结论：通过轴承静压测试实验，我们评估了轴承在不同工作条件下的性能表现。
针对实验结果，我们得出如下结论：1. 轴承的摩擦力随着压力的增加而增大。
2. 在一定压力范围内，轴承的摩擦力增长速度逐渐减缓，表明其在该压力范围内具有良好的性能。
3. 轴承在高压力下容易出现磨损和故障，因此在高压力场景下需选择承受高压的轴承。
高速静压气体轴承——转子系统的特性研究的开题报告
高速静压气体轴承——转子系统的特性研究的开题报告一、题目高速静压气体轴承——转子系统的特性研究二、研究背景随着工业生产的不断发展，机械设备的使用频率增加，对轴承的要求也越来越高。
而高速静压气体轴承因其高转速、低磨损、低摩擦等特点受到了广泛的关注。
目前已经有多种静压气体轴承被研发出来并且应用于实际生产中。
然而，由于转子系统的复杂性，使得这些轴承的性能优劣不一，需要针对性进行研究和改进。
三、研究内容和方法研究内容：1. 系统整体结构设计和参数选择，包括定子、转子、轴承以及工作气体等。
2. 研究转子系统的运动模式，包括转子的动力学特性、受力分析等。
3. 研究静压气体轴承的特性，包括承载能力、摩擦系数、磨损性能等。
4. 通过理论分析和仿真计算，研究不同参数对转子系统特性的影响，包括转子的振动、谐波等。
5. 实验验证研究结果，优化系统结构参数，提高轴承的性能。
研究方法：1. 理论分析和计算方法，包括力学模型、数学模型等。
2. 计算机仿真方法，使用ANSYS、SolidWorks等工具进行模拟计算。
3. 实验方法，通过建立实验体系验证理论计算结果。
四、研究意义1. 可以为高速静压气体轴承的改进和优化提供参考依据。
2. 可以提高轴承的耐磨损能力，延长轴承使用寿命，降低维修成本。
3. 可以推动高速气体轴承技术的发展，促进相关行业的进步。
五、进度计划第一年：文献调研，熟悉研究对象，建立转子系统模型，进行理论分析和计算。
第二年：完成计算机仿真，分析不同参数对转子系统特性的影响。
第三年：通过实验验证研究结果，优化系统结构参数，提高轴承的性能。
提交毕业论文。
六、参考文献1. 蒋凡, 张鸿, 郑明忠, 曲富荣. 高速非接触式轴承技术综述[J]. 工程科学学报, 2020, 42(4):434-448.2. 李坤, 康逸飞, 张水源. 滑动轴承特性研究进展[J]. 机械设计与制造, 2019, 03:210-217.3. 郭海燕, 郭文静, 刘江宁. 基于压气静力润滑理论的高速气体轴承设计与仿真[J]. 机械设计与制造, 2019, 12:31-36.4. M. Sarangi, J. M. Caicedo, B. K. Biswas, et al. Mathematical modeling and optimization of a double-acting aerodynamic thrust bearing rotor system considering actuator dynamics and rotor flexibility[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2019, 115:278-300.。
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郭 良斌 包
（ ．武汉科技大学 １
钢
黑龙江 哈尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
湖北武汉 ４ ０ ７ ；２ 哈尔滨工业 大学 ３０ ０
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摘要： 建立了静压气体球轴承气膜位移－ 动态力频响函数的数学模型。 计算结果表明，轴承气膜频响函数的幅相频 ；
ｆ率 特性随 轴承工 作点和 摄动频率的 变化而变 化， 表明气 膜系 统是一个强非 线性系统。 介绍了 特性实验 动 装置的工 作原 ｛ 理 ； 及系 统固 有模态对 测试结果的影响。 测试结果表明， ２ ４０ ｚ 频段内， 在２ — ０ Ｈ 的 当气膜高度不大于７ ｍ时， 用作者 ｉ ０， ｖ 采 ｉ 提出的 静压气体 球轴承 频响函数 计算方法， 准确地讣算出气膜位移・ 可以 动态力 频响函数的幅 频特性。 实验装置尚不 ｉ 具
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２０ ０ ６年 ５月 第 ５期 （ 总第 １７期 ） ７
润滑与 密封
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静 压 气 体 球 轴 承 动 态 特 性 的 实验 研 究
； 备相频特性的测试条件，有待于将来的进一步改进。
十 关键词 ： 静压气体球轴承 ；幅频特性 ； 测试装置 ；相频特性
中图分类号 ：Ｔ ３． ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：０ ５ ０ ５ ２ ０ ）５—００— Ｈ１３ ３ ２４— １０（ ０６ ６ ４
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