球面螺旋槽氣體動(dòng)壓軸承動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性分析.pdf

1、氣體潤(rùn)滑軸承作為一種新型滑動(dòng)軸承，正在逐漸被人們重視。氣體軸承的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)無(wú)噪聲、摩擦小、不產(chǎn)生熱量、振動(dòng)小、壽命長(zhǎng)，能夠在特殊環(huán)境中穩(wěn)定工作，并且磨損小。球面螺旋槽氣體動(dòng)壓軸承是一種新型結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)軸承，它既能承受徑向載荷又能承受軸向載荷，且結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)精度高，廣泛應(yīng)用于陀螺儀、姿態(tài)控制裝置、旋轉(zhuǎn)機(jī)械等設(shè)備中，無(wú)論是從性能上還是從結(jié)構(gòu)上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他類型的氣體動(dòng)壓軸承。本文以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、氣體潤(rùn)滑理論以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，針對(duì)

2、球面螺旋槽氣體動(dòng)壓軸承靜態(tài)承載性能、動(dòng)態(tài)特性以及穩(wěn)定性進(jìn)行了理論研究與分析計(jì)算，并對(duì)氣體軸承氣膜的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)和穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究，具體的研究?jī)?nèi)容包括。
　　以球面螺旋槽氣體動(dòng)壓軸承為研究對(duì)象，建立氣體軸承潤(rùn)滑分析的數(shù)學(xué)模型，基于CFD技術(shù)，采用流體動(dòng)力學(xué)FLUENT軟件，對(duì)球面螺旋槽氣體動(dòng)壓軸承三維氣膜壓力場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，揭示不同轉(zhuǎn)速下，軸承偏心率、槽寬比、槽深比、螺旋角、槽數(shù)和氣膜間隙對(duì)穩(wěn)態(tài)軸承氣膜壓力以及承載能力的影響規(guī)律，

3、并在此基礎(chǔ)上，對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，應(yīng)用 FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值分析可以較為精確的模擬區(qū)域內(nèi)氣膜的復(fù)雜流場(chǎng)特性，并且轉(zhuǎn)速越高，氣體軸承內(nèi)部的動(dòng)壓效應(yīng)越明顯，因此合理的選擇軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)有助于改善潤(rùn)滑性能，提高軸承的穩(wěn)態(tài)承載特性。
　　建立軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，基于 CFD的動(dòng)網(wǎng)格模型，通過(guò)自定義的 UDF程序?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與位移擾動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度與速度擾動(dòng)相結(jié)合求解動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的功能，分析非線性氣膜力的變化，并

4、將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動(dòng)邊界轉(zhuǎn)換為靜邊界，避免轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中引起的網(wǎng)格畸變問(wèn)題，從而再現(xiàn)動(dòng)壓氣體軸承氣膜厚度與三維流場(chǎng)內(nèi)非線性氣膜壓力的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程，研究不同轉(zhuǎn)速和偏心率對(duì)氣體軸承瞬態(tài)剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的影響規(guī)律，探索氣浮軸承瞬態(tài)非線性動(dòng)力學(xué)行為。在求解動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算不同時(shí)間歷程轉(zhuǎn)子的軸心渦動(dòng)軌跡，建立穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則，研究不同轉(zhuǎn)速下氣體軸承的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：不同的轉(zhuǎn)速和偏心率對(duì)軸承動(dòng)態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)阻尼的影響較為顯著，合理的選擇軸承的