大型径向和推力滑动轴承试验台结构设计与应用_百度文库
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大型径向和推力滑动轴承试验台结构设计与应用|机​械​制​造
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高速精密磨床空气静压径向轴承承载性能研究
【摘要】：磨床主轴的支承形式是保证主轴精度及其承载性能的关键因素。与传统的滚动轴承或者液体润滑轴承相比，空气润滑轴承具有转速高、摩擦损耗小、回转精度高和无污染等优点。空气轴承的结构参数和动压效应对其承载性能有着至关重要的影响。
针对传统的求解空气轴承气膜内压力分布的算法计算效率低、收敛性差等问题，本文采用一种改进的有限差分算法，详细推导了雷诺方程的求解过程；基于流量平衡原理，提出变步长逐步逼近迭代算法，提高算法的计算效率和收敛性；以MATLAB为平台，编制通用空气静压径向轴承的分析程序，并对改进的有限差分算法的正确性及收敛性进行验证；运用正交试验法设计了试验方案，研究了空气静压径向轴承的主参数对其承载性能的影响；运用基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT，仿真分析了轴承动压效应对轴承的承载力和耗气量等特性参数的影响。研究结果表明：改进的有限差分算法能够用于空气静压径向轴承承载性能的研究，此方法在小气膜间隙下仍然可以快速收敛；影响空气静压径向轴承承载性能的因素由大到小的顺序分别为，平均间隙、偏心率、节流孔直径、供气压力、轴承长度、每排节流孔个数；空气静压径向轴承的平均间隙越小，动压效应对轴承承载力的提高作用越明显。
基于以上研究结果，进行了高速精密磨床空气静压径向轴承和静压复合主轴的结构设计，并仿真分析了轴承的承载性能，为高速精密磨床的设计提供依据。
【关键词】：
【学位授予单位】：河南科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TG584【目录】：
摘要2-3ABSTRACT3-7第1章 绪论7-11 1.1 研究背景7-8 1.2 国内外研究现状8-10 1.3 本文的研究内容10-11第2章 空气静压径向轴承承载力数学模型的数值求解11-27 2.1 概述11 2.2 空气静压径向轴承的工作原理11-13 2.3 空气静压径向轴承承载力数学模型的建立13-15
2.3.1 空气静压径向轴承的基本方程-雷诺方程13-14
2.3.2 边界条件的处理14-15 2.4 空气静压径向轴承承载力数学模型的数值解法15-21
2.4.1 雷诺方程的有限差分格式的建立15-16
2.4.2 线性方程组的排列及求解16-17
2.4.3 流量计算17-19
2.4.4 变步长逐步逼近迭代算法19-21 2.5 承载力的计算21 2.6 通用计算程序21-24 2.7 算法验证及计算效率分析24-26 2.8 本章小结26-27第3章 空气静压径向轴承主参数对其承载性能影响27-35 3.1 概述27 3.2 空气静压径向轴承承载性能分析27-28
3.2.1 自身结构参数的影响27-28
3.2.2 外部输入参数的影响28 3.3 基于正交试验的计算方案28-30
3.3.1 性能指标确定28
3.3.2 影响试验结果的因素选择28-29
3.3.3 试验方案设计29-30
3.3.4 试验正交表设计30 3.4 试验结果及分析30-34
3.4.1 测量结果30-31
3.4.2 试验结果的直观分析31-34 3.5 本章小结34-35第4章 空气静压径向轴承动压效应仿真分析35-43 4.1 概述35 4.2 空气静压径向轴承动静压混合润滑雷诺方程35 4.3 CFD 模型的建立及网格划分35-36 4.4 迭代计算过程设置36-37 4.5 仿真结果及分析37-42 4.6 本章小结42-43第5章 精密磨床复合主轴设计43-47 5.1 概述43 5.2 空气静压径向轴承的设计43-45 5.3 静压空气复合主轴设计45-46 5.4 本章小结46-47第6章 结论与展望47-49 6.1 论文总结47 6.2 论文展望47-49参考文献49-53附录 A 数值分析程序部分代码53-56致谢56-57攻读硕士学位期间取得的研究成果57
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基于Fluent的径向推力联合气体静压轴承静态性能的研究.doc16页
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基于 Fluent 的径向推力联合气体静压轴承
静态性能的研究
张飞虎，汪圣飞，付鹏强*
（哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001）
摘要：气体静压轴承具有旋转精度高、高速旋转温升小以及清洁无污染等优点在工业得到了
广泛的应用。本文针对径向推力联合气体静压轴承进行了研究，建立了这种轴承的数学模型，
并使用 Fluent 软件对轴承内的气膜进行了仿真和计算，得到轴承内部的压力分布。之后，研
究了供气压力、节流孔直径等参数对轴承轴向性能的影响。最后对这种轴承的轴向刚度进行
了测量，实验结果与仿真结果一致。
关键词：气体静压轴承；Fluent；质量流量；承载能力
中图分类号：TH133.36
Research on Static Characteristics of Radial-Thrust
Aerostatic Bearings Based on Fluent
Zhang Feihu, Wang Shengfei, Fu Pengqiang
School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001
Abstract: Aerostatic bearing are widely used in industry for its high rotational accuracy, lower rise
in temperature at high speed and free of pollution. In this paper, the mathematical model of
radial-thrust aerostatic bearing is derived. Further on, the pressure distribution inside the bearing is
simulated with Fluent. Then, the effects of supply gas pressure, diameter of orifice on axial static
characteristics of gas bearing have been researched. Finally the static stiffness of the bearing is
measured experimentally, the result of the experiment coincide with the simulation result.
Key words: Aerostatic B F M Loading capacity
气体静压轴承凭借其无摩擦、污染小、寿命长等优点，被应用于各种超精密机械装置中，
度低的显著缺点，因此对于气体静压轴承承载能力和刚度进行计算和优化对这种轴承性能的
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