基于静特性分析的环面节流静压圆盘止推气体轴承参数设计
气体静压止推轴承静态性能的数值仿真与实验研究
Ｗ Ｕ Ｄｉｇ ｈ Ｔ ｏ Ｊｚ ｏｎ ｎｚ ｕ ａ ｉｈ ｇ
（ｎｔ ｔ ｏ ｅｈｎ ａ Ｍ ｎｆ ｔ ｎ ｅｈｏ ｇ，ｈ ａ ｃｄｍ ｎｉｅｒ ｇＰｙｉ ， ａｙｎ ｉ ｕｎ ２９０Ｃ ｉａ Ｉ ｉ ｅ ｆ ｃａｉ ｌ ａｕ ｃ ｒ ｇＴ ｃｎｌ ｙＣ ｉ ａｅ ｙｏ Ｅ ｇ ｅｎ ｈｓ ｓＭｉ ａｇ ｅ ａ １ ，ｈ ） ｓｔ Ｍ ｕ ｃ ａｕ ｉ ｏ ｎＡ ｆ ｎ ｉ ｃ ｎ Ｓｈ ６ ０ ｎ
气 体 静 压止 推 轴 承 静 态 性 能 的数 值 仿 真 与 实 验 研 究
吴定柱 陶 继 忠
（ 国工程物理研究 院机械制造工艺研究所 四川绵 阳 ６ １０ 中 ２９ ０）
摘要 ：应用 Ｆｕｎ 软件对小孔节流气体静压止推轴承进行 了三维流场 的模 拟计算 ，分析 了节流孔孔径 、节流器工 ｌ ｔ ｅ
ｗａ ｉ ｌｔｄ ｂ ｌ ｅ ｔｓ ｆｗａｅ Ｔ ｅ ｅｆｃ ｆｔ ｅ ｄａ ｔｒｏ ｒｆ ｅｒ ｓｒｃｏ ，ｗｏ ｋｎ ｒ ａｏ ｒｆｃ ｅ ｔ ｃｏ ｎ ｕ － ｓ ｓｍｕａｅ ｙ Ｆ ｕ ｎ ｏｔ ｒ ． ｈ ｆｅ ｔｏ ｉｍｅｅ ｆｏｉ ｃ ｅ ｔ ｔ ｒ ｈ ｉ ｉ ｒ ｉｇ ａｅ ｆｏｉ ｅｒ ｓｒ ｔｒａ ｄ ｓ ｐ ｉ ｉ ｐｙ ａｒｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅｓａｉ ｅｆｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｏ ｔｔ ｈ ｓ ｅ ｒｎ ｓｗａ ｎ ｌｚ ｄ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｈ ｔｔｅ ｃ ｒｙ ｎ ａ ｌ ｉ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｈ ｔｔｃｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆａ ｒ ｓａｉ ｔｒ ｔｂ ａ ｉｇ ｓａ ａｙ ｅ ｃ ｕ ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｗ ｔ ａ ｈ ａｒ ｉ ｇｃ — ｐ ｃｔ ｆｔ ｅａ ｒｓａｉ ｈ ｓ ｅ ｒｎ ｓｄ ｃｅ ｓ ｓｗｉ ｎ ｒａ ｉ ｇｔ ｅｄ ａ ｔｒｏ ｒｆｃ ｅ ｔｉｔｒ；ｗｉ ｍａｌｇ ｓｆ ｍ ｌａ — ａ ｉ ｏ ｈ ｅｏ ｔｔｃｔｒ ｔｂ ａ ｇ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｉｃ ｅ ｓｎ ｈ ｉｍｅｅ ｆｏｉ ｅｒ ｓｒｃｏ ｙ ｕ ｉ ｈ ｉ ｔ ｓ ｌ ａ ｌ ｃｅ ｒ ｈ ｉ ａｃ ｎ ｅ，ｔｅ ｓｉ ｎ ｓ ｎ ｒａ ｅ ｔ ｎ ｒ ａ ｉｇ ｔｅ ｄ ａ ｔｒｏ ｒｆｃ ｅ ｔｉｔｒ ｈ ｔ ｆ ｅ ｓｉｃ ｅ ｓ ｓｗｉ ｉ ｃｅ ｓｎ ｈ ｉｍｅｅ ｆｏ ｉ ｅｒ ｓｒｃｏ ，ｗｉｈ ｂ ｇｇ ｓｆｌ ｃｅ ｒ ｎ ｅ，ｔ ｅ ｓｉ ｎ ｓ ｎ ｆ ｈ ｉ ｔ ｉ ａ ｍ ｌａ ａ ｅ ｉ ｈ ｔｆ ｅ ｓｉ — ｆ
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
小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析
2008年9月第33卷第9期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GSe p.2008V ol 133No 193基金项目:新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET 20520834);长江学者和创新团队发展计划资助项目(I RT0746)1收稿日期5作者简介侯予(3—),男,教授,博士生导师,研究方向为高速透平机械及气体润滑技术、新型制冷技术等12y @1xj 111小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析3侯 予1 赵祥雄2 陈双涛1 陈纯正1(11西安交通大学制冷与低温工程研究所 陕西西安710049;21河南农业大学机电工程学院 河南郑州450002)摘要:介绍了计算流体力学软件FL U E N T 及其在气体轴承研究中的应用。
针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于F LU E NT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用FL U E N T 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区。
对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性。
关键词:气体轴承;静压轴承;止推轴承;FLUE N T中图分类号:T H11712 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)9-001-3Num er i ca l Ana lysis of Externa lly Pr essur ized Ga sThr ust Bea r i n g with Supply HolesHo u Yu 1 Zhao Xia ngxi ong 2 Che n S hua ngta o 1 Che n Chunz he ng 1(11Institute of R efri ge ra ti on and C ry ogenic Engi neering,Xi ’an J iaot ong University,X i ’an Shaanxi 710049,Ch i na;21College ofM echanical and Elec trical Enginee ring,Henan Agricultural University,Zheng zhou Henan 450002,China )A bstr ac t:A soft war e of Comp utati onal Fluid D yna m ics (CFD),F LU E N T,was intr oduced and u sed in the r esearch ofgas bearings .Physical and m athe matical models were p r opo sed and si mp lified according to the usual assump tion .B y u sing F LUEN T,the nu merical si mulati on was made on the externally p r essurized gas thrust bearing with supp ly holes .The static par ameters such as l oad capacity,p ressu rized gas c on su mp tion and the p r essure filed of this thrust bearing wer e ob tained .The characteristic of p ressure d ive close to f eeding ho les under special c onditi on was caught successfully .The numerical si mu lati on r esu lts w ere comp ared w ith the results of classic methods and ex p eri men t,which show s that the nu merical analy 2sis using F LU ENT is suitab le and of high accuracy for gas bearings .Keyword s :gas bearing;externally p ressu rized bearing;thrust bearing;FLUEN T 由于静压轴承工作稳定,使用寿命长,承载力大,加工方便,因此静压止推轴承在工业领域得到了十分广泛的应用。
静压球面气体轴承工作特性数值分析
静压球面气体轴承工作特性数值分析
张珂;刘大鹏
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)6
【摘要】针对传统的主控雷诺方程推导过程中使用的连续性方程在静压气体轴承
的节流孔处并不适用的问题,对雷诺方程进行修正。
基于保角变换方法、牛顿迭代法、有限差分法和松弛迭代法对轴承气膜流场区域修正雷诺方程进行计算,得到在
不同供气压力下节流孔分布锥顶角处气膜压力沿周向的分布,分析供气压力、径向
偏心率和节流孔直径对静压球面气体轴承径向承载力、轴向承载力和耗气量的影响。
结果表明:静压球面气体轴承的径向和轴向承载力受到静压效应和动压效应的耦合
影响;供气压力越大,径向和轴向承载力越大,耗气量量越大;径向偏心越大,径向和轴
向承载力越大,径向偏心率对耗气量影响很小;节流孔直径越大,径向承载力、轴向承载力和耗气量越大。
【总页数】8页(P169-176)
【作者】张珂;刘大鹏
【作者单位】上海应用技术大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133
【相关文献】
1.球面螺旋槽动静压气体轴承动态特性分析
2.静压径向气体轴承静态特性数值分析
3.基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析
4.单节流孔静压球面气体轴承动态特性的有限元分析
5.单供气孔静压球面气体轴承特性分析
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基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计
基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【摘要】环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝面,是静压气体球轴承的一种新结构形式.按照优先考虑静刚度指标以及兼顾流量、承载力指标的设计原则,采用保角变换有限元法研究闭式气体球轴承几何参数设计的基本过程,并详细讨论了球窝外包角、供气孔包角、供气孔数和供气孔直径对轴承静特性的影响.结果表明,对轴承承载力特性影响较大的参数是球窝外包角和供气孔数,对流量特性影响较大的参数是供气孔数和供气孔直径,对轴承静刚度特性影响较大的参数是球窝外包角、供气孔包角和供气孔直径.通过分析,给出了闭式气体球轴承几何参数的推荐取值范围.%Externally pressurized spherical gas bearing with inherent compensation has integrated spherical socket and thus is a new type. According to the design criteria of priority stiffness and taking flux and load into consideration, the design of configuration parameters of externally pressurized spherical gas bearing with several inherent compensation orifices was studied by means of conformal transformation FEM. Influences of outer wrap angles, wrap angle at orifice, orifice number and orifice diameter on the bearing's static characteristics were discussed. It has been found that, variation of outer wrap angles and orifice number have visible influence on static load characteristics of the bearing, variation of orifice number and orifice diameter influence in a significant way static flux characteristics of the bearing, and variation of outer wrap angles, wrap angle at orifice and orifice diameter have clear influence on static stiffness characteristics of the bearing. From the analysis, the range of reasonableparameters of the bearing is deduced, which accords with that of practical parameters of the same type gas bearing overseas.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(034)003【总页数】6页(P167-172)【关键词】静压气体球轴承;环面节流;静特性;参数设计【作者】郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TH133.36静压气体球轴承是空间飞行器多自由度仿真气浮台的关键部件之一[1-2],其工作原理是依靠压缩空气在球与球窝之间形成气膜,使仿真平台浮起,从而满足近似无摩擦的相对运动条件[3-4]。
自主静压气体轴承参数优化及静态性能分析
ｍｅｔ ｔｅｂａｉｇ Ｓｐｒｍｅ ｒ ｗｔ ｈ ｒｎ ｅｔｃ ｒ ａｅｏ ｔ ｉ ｄ ｂ ｈ ｂｅｔ ｅｆｎ ｔ ｎｏ ｎ ， ｈ ｅｒ ’ ａａ ｔ ｓ ｉ ｉ ｅｅｔ ｓ ｉｏｓ ｒ ｐｉ ｚ ｙｔｅｏｊｃｉ ｕ ｃ ｏ ｆ ｎ ｅ ｈ ｎ ｒ ｒｔ ｍ ｅ ｖ ｉ
ｓｉｆ ｅ ｓ ｔｆｎ ｓ ．Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｎａｙ ｉ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ａ ｌ ｓｓ，ｔ ｅ ｌａ ａ ａ ｉｙ ｆｒｔ ｒ ｅ ｋｎｄ ｆａ ｔｖ ｏ ｔｏ ｅ ｔｉｔｏ ｄ ｓ ｈ ｏ ｄ ｃ ｐ ｃｔ ｏ ｈ ｅ ｉ ｓｏ ｃｉｅ ｃ ｎｒ ｌｒ ｓｒｃｉ ｎ ｍｏ ｅ ａｅ ｐｏ ｉｅ ｒ ｒ ｖｄ ｄ．Ｔｈ ａｃ ｌ ｔｏ ｅ ｕｔ ｏ ｈ ｅ ｉ ｄ ｆａ ｔｖ ｅ ｔｉｔｒ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｐ ｅ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌ ｆ ｒｔ ｒ ｅ ｋ ｎ ｓｏ ｃｉ ｅ ｒ ｓｒｅ ｏ ｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ａ ａ ｔｒ０ — ｓ ｔｍｉａｉ ｎ ｏ ｅ ｏ ｔ ｔ ｅ ｒｎｇｗｉｈ ｉ ｅｅ ｔｒ ｓｒｃｏ ｓｉ ｅ ｓ ｎａ ｌ ｎｄ ｉ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｏ ｄ ｌ ａ ａ ｉ ｚ ｔｏ ｆａ ｒ ｓａ ｉ ｂ ａ ｉ ｔ ｎｈ ｒ ｎ ｅ ｔｉｔｒ ｓｒ ａ ｏ ｂ ｅ ａ ｔ ａ ｒ ｖｄｅｇ ｏ ｏ ｄ ｃ — ｃ ｐ ｃｔ ａ ｇ ｒｒ ａｉｉ ｇ ｉ ｆｎｔ ｔ ｆ ｅ ｓｏ ｈ ｅ ｒｎ ．Ｔｈ ｅ ｃｉ ｅ ｒ ｓｒｃｉｎ ｍｏ ｅ ａ ｒ ｖ ｄ ａ ｉｙ ｒ ｎ ｅ ｆ ｅ ｌｚｎ ｎ ｉ ｓｉ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｂ ａ ｉ ｇ ｏ ｉ ｅ ｆ ｒ ｅ ａ ｔｖ ｅ ｔｉｔｏ ｄ ｓｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｍｏｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｌｃ ｉｎ ｒｔ ｅ ａ ｔｖ ｏ ｔｏ ｅ ｒｎ ． ｒ ｏ ｔｏ ｅ ｅ ｔ ｓｆ ｈ ｃｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｂ ａ ｉ ｇ ｏ ｏ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ａ ｔｖ ｏ ｔｏ ；ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ：ｆｎｔ ｌｍｅ ；ｉ ｆｎ ｔ ｔ ｆ ｅ ｓ ｃｉｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ａａ ｔｒｏ ｔｍｉａｉ ｏ ｉ ｉ ｅ ｅ ｎｔ ｎ ｉｅ ｓｉ ｎ ｓ ｅ ｉ ｆ
多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计
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表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究
硕士学位论文（工程硕士）表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究STATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARING徐福鑫哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH133.36 学校代码：10213 国际图书分类号：621.8 密级：公开工程硕士学位论文表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究硕士研究生：徐福鑫导师：刘海涛副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TH133.36U.D.C.: 621.8Dissertation for the Master Degree in EngineeringSTATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARINGCandidate：Xu FuxinSupervisor：Associate Prof. Liu Haitao Academic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Mechanical Engineering Affiliation：School of Mechatronics Engineering Date of Defence：June, 2018Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超精密机床主轴逐渐采用气体润滑取代传统的液体润滑。
而静压气体轴承的节流方式主要为小孔节流，不过小孔节流存在承载力和刚度较低的问题，减小最佳刚度对应的气膜厚度以提高刚度和承载力是十分有效的方法，而小孔节流的结构限制了气膜厚度的降低。
动静压气体轴承的结构参数设计
液压与'动
29
doi ： 10.11832/j. issn. 1000-4858.2019. 06.006
动静压气体轴承的结构参数设计
王东强，于贺春，王广洲，李智浩，赵则祥
(中原工学院机电学院，河南 郑州450007)
摘要：针对人字槽狭缝节流动静压气体轴承的结构参数对轴承静态特性的影响，采用四因素三水平
引言 动静压轴承是高档精密机床及测量仪器的主要部
件，具有稳定性好、精度高,抗干扰能力强等优点［1"4］o 目前，动静压轴承润滑方式有水润滑、油润滑、气体润 滑等［5-6］o其中，以空气作为润滑介质的动静压轴承 受到越来越多的科研人员的重视,在高精度磨床,圆柱 度仪、三坐标测量机等精密设备上得到广泛应用。
专家学者对气体动静压轴承的各方面特性进行了 大量研究。王云飞等［7］在《气体润滑理论与气体轴承
设计》一书中详细介绍了动静压混合润滑气体轴承的 稳态设计和动态设计，为孔式、缝式、孔-腔型的气动静 压轴承提供了理论指导。孟曙光、郭胜安等［8-9］分别 采用CFD软件仿真和数值计算的方法对小孔节流深
收稿日期：2018-08-31 基金项目：国家自然科学基金(51405523,51475485) 作者简介：于贺春(1982*),男，河南驻马店人,副教授，博 士，主要研究方向为气体润滑技术、精密机床。
0.53
0.49
7
3
1 3 3 3 0.43
0.71
0.40
0.42
0.41
8
5
2 2 3 1 0. 33
0.44
0.39
9
6
2 3 1 2 1.00
0. 33
0.67
4
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。
气体静压轴颈轴承的静特性分析及其实验研究
，
对气体静压
并通过实验验证 ，表明该方法
Ａ ｔ ｔｃ Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ａ ｙ ｉ ｎ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌＳ ｕｄ ｆＡｅ ｏ ｔ ｔｃ Ｓ ａ ｉ ｒｏ ｍ ｎ ｅ Ａｎ ｌｓｓａ ｄ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｙ ｏ ｒ ｓａ ｉ
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（ｎｔｕｅ ｆ ｃａ ｉ ｎｆｃ ｒ ｇＴ ｃｎｑ ｅＣ ｉａＡ ａ ｅ ｙｏ ｎｉｅｒ ｇＰｙｉ ， ｉ ｙｎ ｉｈａ ２９ ０ Ｃ ｉａ Ｉｓｔｔ ｏ ｈｎｃ Ｍａｕａｔ ｉ ｅｈ ｉ ，ｈｎ ｃｄ ｍ ｆ ｇ ｅ ｎ ｈ ｓ ｓ Ｍ ａ ａｇＳｃｕｎ６ １０ ，ｈｎ ） ｉ Ｍｅ ｌ ａ ｕｎ ｕ Ｅ ｎ ｉ ｃ ｎ
图 １ 双排 供气 小孔 截流 气体轴 承 结构
方程的模块， 极大地降低了编程的难度和复杂性。本 文作者介绍 Ｍ ｔ 的偏微 分方程 （ａｔ ｉｅ ｎａ ａａ ｌ ｂ Ｐｒａ Ｄｆｒ ｔ ｉ ｌ ｆｅ ｉ ｌ
Ｅ ｕｔｎ Ｐ Ｅ） 工具 箱 在 气 体 润 滑 问题 中 的应 用 。 ｑａｉ ， Ｄ ｏ 并对轴承的承载能力和刚度等静特性进行了理论分析
和实验验证。 １ 数学模型
由于一般 气膜厚 度只有 几十微米 ，与其 它宏观量 如轴径 、轴承 宽度 等相 比，数 量级 相差很 大 ，无量纲
化可使所有参量处 于 同一数量级 ，可 以有 效避免数值
计算 中由于数量级相 差很大而造成的数据溢出和截 断 误差 。等温过程稳态 的无量纲 Ｒ ｙｏ ｓ ｅｎｌ 方程为Ｃ ： ｄ ２ ３
机床主轴静压气体止推轴承静态特性随参数变化规律研究
机床主轴静压气体止推轴承静态特性随参数变化规律研究丁泊遥;张建波
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】超精密机床主轴一般采用静压气体轴承支承。
文章应用大型商业计算流体软件Fluent,并结合MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出不同参数与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数,基于此,研究了不同参数对单节流孔圆形静压气体止推轴承静态特性影响的规律。
首先,将计算的压力分布与文献中的实验数据进行对比,来验证计算模型与边界的正确性;然后,采用MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出轴承半径、节流孔孔径、气膜厚度和外界供气压力与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数;最后,研究了静压气体止推轴承外部供气结构对轴承压力分布的影响;气膜厚度、节流孔直径和供气压力对轴承承载力及入流质量流量的影响。
结果表明:外部供气结构对轴承压力没有明显的影响;气膜厚度减少、孔径和外界供气压力的增大会增大轴承的承载力;气膜厚度、孔径和外界供气压力的增大都会增大入流质量流量。
【总页数】6页(P18-23)
【作者】丁泊遥;张建波
【作者单位】中国通用技术(集团)控股有限责任公司;中国航发湖南动力机械研究所【正文语种】中文
【中图分类】V231.96;TH133.37
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基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计
（ 。 ）＋ （ ｓ ）一 ０ （） ２
径 以及轴 承半 径共 ５ 参 数 。几何 参 数对 轴 承 的 个
性 能有 着极 大 的影 响 ， 计 合 理 的几 何 参 数 能使 设 轴承 具有 良好 的 工 作 性 能 。为 此 ， 文 按 照 优 先 本 考虑 静 刚度指 标 以及 兼 顾 流 量 、 承载 力 指 标 的设 计 原 则 ， 用保 角变 换 有 限元 法 研 究 环 面 节 流 多 采
度 指 标 以及 兼 顾 流 量 、 载 力 指 标 的设 计原 则 ， 用保 角 变换 有 限 元 法 研 究 闭 式 气体 球 轴 承 几 何 参 数 设 计 的 承 采 基 本 过程 ， 详 细讨 论 了球 窝 外 包 角 、 气孔 包 角 、 气 孔 数 和 供 气孔 直 径 对 轴 承 静 特 性 的 影 响 。 结 果 表 明 ， 并 供 供 对轴 承 承 载 力 特 性 影 响较 大 的 参 数 是 球 窝 外 包 角 和 供 气 孔 数 ， 流 量 特 性 影 响 较 大 的 参 数 是 供 气 孔 数 和 供 对
中图分类号 ： ＴＨ１ ３ ３ ３．６ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ４ ３ ４ （ ０ １ ０ — １ ７０ １ ７— ６４ ２ １ ）３０ ６ —６
静 压 气体 球轴 承是 空 间飞行 器 多 自由度仿 真 气 浮 台 的关 键 部件 之一 ｌ ］其 工 作原 理是 依 靠 压 １ ，
气 孔 直 径 ， 轴 承静 刚 度 特 性 影 响较 大 的 参 数 是 球 窝 外 包角 、 气 孔 包 角和 供 气孔 直径 。 通过 分 析 ， 出 了闭 对 供 给
式 气 体球 轴 承 几 何 参 数 的推 荐 取 值 范承 ； 面 节 流 ； 特 性 ； 静 环 静 参数 设 计
基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析
基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析贾晨辉;崔志武;邱明;马文锁;高靖;张海江【摘要】基于CFD建立球面螺旋槽动静压气体轴承气膜的有限元模型,数值计算气膜网格点上的压力分布,模拟气膜瞬态流场中复杂的气体流动,得到气膜的压力分布、承载力以及动态特性系数.结果表明:增加供气压力可以有效地增强静压效应,减小气膜厚度和增加转速有助于增强动压效应,动静压效应耦合可以提高轴承承载性能,偏心率为0.4～0.5,平均气膜厚度为8～12μm,供气压力为0.5～0.6 MPa时,产生的动静压耦合效应明显,从而可增加气膜的承载性能和轴承高速运行的稳定性;轴承刚度系数随着气膜厚度的增大呈先增加后减小的趋势,随着偏心率的增加而增加;轴承阻尼系数随着气膜厚度和偏心率的增加变化较为复杂,但整体上呈增大的趋势,因此,合理地选取气膜厚度和偏心率能够提高轴承承载性能,改善其动态特性,提高球面动静压气体轴承运行稳定性.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)006【总页数】8页(P47-54)【关键词】动静压气体轴承;气膜压力;动静压耦合效应;承载性能;动态特性【作者】贾晨辉;崔志武;邱明;马文锁;高靖;张海江【作者单位】河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003;机械装备河南省协同创新中心河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TH133球面螺旋槽混合气体轴承在轴承的表面开设节流孔，在转子上刻有螺旋槽，一方面将外部压缩气体通过节流器导入轴承间隙形成静压效应；另一方面气体通过楔形间隙流动而形成动压效应，二者相互耦合形成轴承承载力；同时轴承具有回转精度高、结构紧凑等特点，可提供三自由度的低摩擦高速运动[1-4]。
多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计
多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计
郭良斌
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2007(032)004
【摘要】采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过程,详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响.随供气孔直径的增大,轴承消耗的体积流量增大,承载力也随之增大,但小气膜高度时增加值较小,大气膜高度时增加值较大,且轴承的最大静刚度逐渐减小.大的供气孔直径,可使轴承在更大的气膜高度下工作.供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似.理论优化的结果表明,圆盘内径参数应尽量取小值,供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根.对不能采用理论优化的几何参数,在数值分析的基础上,给出其合理取值范围.供气孔直径应在0.4～0.8 mm范围内取值,供气孔数应在5～8范围内取值.
【总页数】4页(P108-111)
【作者】郭良斌
【作者单位】武汉科技大学,湖北武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.36
【相关文献】
1.多排环形供气孔静压止推气体轴承的研究 [J], 侯予;熊联友;王瑾;刘井龙;陈纯正
2.超声速流下多供气空圆盘静压止推气体轴承性能分析 [J], 王学敏;李姗姗;庄明;白红宇;付豹
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5.最大刚度下单孔静压圆盘止推气体轴承的参数优化 [J], 郭良斌;罗治平;杨国文;邵正宇
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环面节流静压气体球轴承的相似准则
环面节流静压气体球轴承的相似准则
郭良斌;王祖温;刘暾
【期刊名称】《摩擦学学报》
【年(卷),期】2006(26)3
【摘要】从静压气体润滑基本控制方程组的无量纲化着手,在详细分析静压气体轴承的耦合边界条件及非定常雷诺气体润滑方程特性的基础上,对Constantinescu 给出的动压气体轴承相似准则进行补充,得到环面节流静压气体球轴承定常气体润滑膜及非定常气体润滑膜的相似准则.数值实验的结果表明:数值计算结果与相似理论分析结论完全一致;当其它参数不变时,不同球半径的2个球轴承的气膜流场相似;球半径改变对轴承动静态性能的影响可以利用相似理论进行分析.
【总页数】7页(P257-263)
【关键词】静压气体球轴承;相似准则;环面节流
【作者】郭良斌;王祖温;刘暾
【作者单位】武汉科技大学城市建设学院;大连海事大学机电与材料工程学院;哈尔滨工业大学航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.36;TH117.2
【相关文献】
1.新型环面节流静压气体球轴承动特性分析 [J], 郭良斌;王祖温;包钢;李军
2.基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计 [J], 郭良斌;彭宝林;王卓;
宣立明
3.环面节流静压气体球轴承承载力特性的实验研究 [J], 郭良斌;包钢;王祖温;李军
4.新型环面节流静压气体球轴承压力分布的有限元计算 [J], 郭良斌;王祖温;包钢;李军
5.新型环面节流静压气体球轴承压力分布的实验研究 [J], 郭良斌;王祖温;包钢;李军
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为 ， 出气膜 边 界时 的气体 压力 为 Ｐ 。在 供气 流
中 图分 类 号 ： Ｈ１ ３ ３ Ｔ ３．６ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ ３ ４ （ ０ ２ ０ — ０ １０ １ ７ — ６ ４ ２ １ ） １０ ６ —４
静 压 圆盘止 推 气 体 轴 承 中 ， 面 节 流方 式 的 环
排气 孔 ， 有 ４个几 何参 数 ， 仅 即圆 盘外 半径 Ｒ 、 供
譬ｒ等 ＋ ｒ ａ ０ ｒ ｒ ｃ ３ Ｌｄ ０
㈩
１ 数 学模 型
环 面 节流 盘 状 止 推 气 体 轴 承 结 构 如 图 ｌ所 示 ， 气膜 支承 面为 一完 整 的圆盘 ， 其 与环 状 止推气 体 轴 承不 同 ， 圆 盘 中心没 有 与 周 围环 境 相 通 的 其
ｐ／ 。 ｐ。
＝ ＝ ＝
设 个 供 气 孔沿 圆周均 匀 分 布 ， 计算 时 可 则 取 整个 圆 盘 的 １ ２ ／ ｎ为 求 解 域 ， 图 ２所 示 。 式 如
，
（ ） 示 的雷诺 方程 形式 较复 杂 ， 方便 求 解 ， １所 为 可
对 该式 进行 保角 变换 。令 一ｌ ， ｄ 一 ｎ 即 ｒ 畦 ， 一 代
｛
图 １ 环 面 节 流 盘 状 止 推气 体 轴 承 结 构
Ｆｉ．１ Ｓ ｈｅ ａ ｉ ｆｂ ａ ｉ ｇ ｃ ｍ ｔｃ ｏ ｅ ｒｎｇ
入 式 （ ） 可得 求解 域 为标准 矩形 的定常静 压雷 诺 １，
气 体润 滑方 程 ：
（
ａ ａ皇
）＋
ｄ
（
ｏｂ
度 指标 兼顾 流量 、 载力 指标 的设计 原则 ， 出较 承 得
然缩 小产 生局 部压 力损 失 ， 得 气 膜人 口压力 ａ 使 小 于供气 压 力 。 。柱 坐 标 系 下 二维 定 常无 因次 静压 雷诺 气体 润滑 方程 为 ］ ：
佳 的几 何参 数取 值 范 围 。
第３ ５卷 第 １期 ２１ ０ ２年 ２月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ ． ５， ． １ ３ Ｎｏ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｂ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ 形 通 流截 面 ａ ｈ上 ， ＇ ｄ 由于 通 流截 面 突
体 轴 承 的几 何参 数 。本 文在文 献 Ｅ ］ ８ 的基 础 上 ， 采
用 有 限元算 法 ， 计算 环 面 节流 盘 状 止 推 气体 轴 承 几 何参 数对 其静 特 性 的影 响 ， 照 优 先 考 虑静 刚 依
ｒ
式中： ０为气 膜 中任一 点 的柱 面坐 标 ； 为气 膜 中 任一 点 的无 因次厚 度 ， ＝ ｈ ｈ ，。为特征 气膜 高 ： ／。ｈ ＝ 度； ｒ为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 半 径 ， 且 ＝ ： ＝ ｒＲ ； 为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 压 力 ， ／
分 布 圆半 径 Ｃ、 气 孔 直 径 ｄ和 供 气 孔 数 。依 照优 先 考 虑 静 刚 度 指 标 兼 顾 流 量 、 载 力指 标 的 设 计 原 则 ， 供 承 得
出较 佳 的 几何 参数 取 值 范 围 。
关 键 词 ： 压 止 推 气体 轴 承 ； 面 节 流 ； 特 性 ； 数 设 计 静 环 静 参
（） ２
由于当 ｒ 时 ， 一０ 保角变换式不存在 ， 故引入
图 ２所示 的无 穷小 半径 Ｒ ， Ｒ 当 趋 于无 穷小 时 ，
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ８ ２ １ － ８２
基 金 项 目 ｉ 北 省 自然 科 学基 金 项 目（０ ６ Ｂ ８ ）武 汉 科 技 大 学 科 学 研 究 发 展 基 金 重 点 资助 项 目 （０ ５ Ｚ ） 湖 ２ ０ Ａ Ａ２ ９ ； ２ ０ Ｘ ２ 作 者 简 介 ： 良斌 （ ９ ３）男 ， 汉 科 技 大 学 副 教 授 ， 士 ．Ｅ ｍａ ：ｕ ｌｎ ｂｎ ｓ ａ ｃｍ 郭 １ ７一 ， 武 博 — ｉ ｇ ｏｉ ｇ ｉ＠ ｉ ．ｏ ｌ ａ ｎ
基 于 静 特 性 分 析 的环 面 节流 静压 圆盘 止 推气 体 轴 承 参 数 设计
郭 良 斌
（ 汉 科 技 大 学机 械 自动 化 学 院 ， 北 武 汉 ，４ ０ ８ ） 武 湖 ３ ０ １
摘 要 ： 保 角 变换 有 限元 方 法研 究环 面 节 流静 压 圆盘 止 推 气体 轴 承 几何 参 数 对 其 静 特 性 的 影 响 。 结果 表 明 ， 用 对承 载 力 和 流 量 影 响 较 大 的 参 数 是 供 气孔 直 径 ｄ和 供 气孔 数 ， 对静 刚度 值 影 响较 大 的参 数 是 无 量 纲 供 气孔
气孑 分 布 圆半 径 Ｒ。 供 气 孑 直 径 ｄ和 供 气 孔 数 Ｌ 、 Ｌ ７ １ ＂ 。定 义无 量纲 供 气孑 分 布 圆半径 Ｃ—Ｒ。Ｒ ， Ｌ ／ 平 均气 膜高 度为 ｈ 。流 入供 气孔 前 的加 压气 体 压力
静 压气体 轴 承具 有 低 刚 度 、 高 阻 尼 和优 良的工 较
６ ２
武
汉
科
技
大
学
学
报
２１ ０ ２年 第 １期
可 以认 为 气 膜 求解 域 等 同 于 Ｒ 到 Ｒ 的 环 形 区
域， 经保角 变换 后 ， 求解 域变 为如 图 ３ 示 的标 该 所 准矩 形 。由半径 Ｒ 展成 的矩 形 求解 域 内边 界 的 极 限就是 圆盘 中心 ， 故可将 Ｒ 边界 视作 对称边 界