高速硬盤微小型滑動軸承—主軸系統(tǒng)變溫條件下的穩(wěn)定性研究.pdf

1、高速的微小型旋轉機械（如硬盤驅動器）對動態(tài)性能有非常高的要求。螺旋槽動壓滑動軸承由于具有出色的動力學特性，得到廣泛的應用。 本論文以高速硬盤微小型滑動軸承—主軸系統(tǒng)變溫條件下的穩(wěn)定性為主要研究目標，首先對耦合徑向和推力軸承的剛度和阻尼系數(shù)進行了分析計算，將徑向和推力軸承的雷諾方程及其擾動方程轉化為有限元方程，不僅考慮徑向和推力軸承之間交界處壓力和流量的連續(xù)性，還包括雷諾邊界條件的數(shù)值分析以及空穴現(xiàn)象的模擬。分析表明：此方法可以高

2、效穩(wěn)定的計算耦合徑向和推力軸承的動態(tài)特性系數(shù)。徑向和推力軸承的耦合效應的研究還表明，此方法可以計算出徑向推力軸承徑向與軸向上交叉耦合動態(tài)特性系數(shù)。之后，在小偏心距條件下，推導出硬盤主軸系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)以確定系統(tǒng)的臨界轉速和臨界質量。 通過求解硬盤主軸系統(tǒng)動壓滑動軸承的雷諾方程以及系統(tǒng)的五自由度運動方程研究其動態(tài)特性。首先，應用有限元法求解雷諾方程確定油膜壓力分布，得出油壓分布規(guī)律；對油膜壓力和剪切應力積分得支承力和摩擦力矩，然后使

3、用Runge-Kutta 法求解系統(tǒng)的非線性運動方程，確定了硬盤主軸的渦動及偏擺等動態(tài)特性。 隨著工作溫度的升高，潤滑油的粘度和軸承間隙顯著減小。本文應用非線性膨脹理論精確計算軸承間隙，修正了熱流體動力潤滑模型。環(huán)境溫度確定后計算相應的潤滑油的粘度和軸承間隙，然后求解變溫條件下的雷諾方程可得硬盤驅動器主軸軸承的靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)，得出主軸系統(tǒng)靜、動態(tài)特性隨溫度變化的規(guī)律。結果表明，環(huán)境溫度的變化是影響硬盤驅動器主軸軸承動態(tài)特性的