球面螺旋槽氣體動壓軸承動態(tài)特性及穩(wěn)定性分析.pdf

1、氣體潤滑軸承作為一種新型滑動軸承，正在逐漸被人們重視。氣體軸承的優(yōu)點是運行時無噪聲、摩擦小、不產生熱量、振動小、壽命長，能夠在特殊環(huán)境中穩(wěn)定工作，并且磨損小。球面螺旋槽氣體動壓軸承是一種新型結構的滑動軸承，它既能承受徑向載荷又能承受軸向載荷，且結構緊湊，回轉精度高，廣泛應用于陀螺儀、姿態(tài)控制裝置、旋轉機械等設備中，無論是從性能上還是從結構上都遠遠優(yōu)于其他類型的氣體動壓軸承。本文以計算流體動力學、氣體潤滑理論以及轉子動力學理論為基礎，針對

2、球面螺旋槽氣體動壓軸承靜態(tài)承載性能、動態(tài)特性以及穩(wěn)定性進行了理論研究與分析計算，并對氣體軸承氣膜的動態(tài)特性系數(shù)和穩(wěn)定性進行試驗研究，具體的研究內容包括。
　　以球面螺旋槽氣體動壓軸承為研究對象，建立氣體軸承潤滑分析的數(shù)學模型，基于CFD技術，采用流體動力學FLUENT軟件，對球面螺旋槽氣體動壓軸承三維氣膜壓力場進行仿真分析，揭示不同轉速下，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、并在此基礎上，對軸承的結構參數(shù)進行優(yōu)化。結果表明，應用 FLUENT軟件進行數(shù)值分析可以較為精確的模擬區(qū)域內氣膜的復雜流場特性，并且轉速越高，氣體軸承內部的動壓效應越明顯，因此合理的選擇軸承結構參數(shù)和運行參數(shù)有助于改善潤滑性能，提高軸承的穩(wěn)態(tài)承載特性。
　　建立軸承-轉子系統(tǒng)模型，基于 CFD的動網格模型，通過自定義的 UDF程序實現(xiàn)轉子旋轉速度與位移擾動、旋轉速度與速度擾動相結合求解動態(tài)特性系數(shù)的功能，分析非線性氣膜力的變化，并

4、將轉子的旋轉動邊界轉換為靜邊界，避免轉子在旋轉過程中引起的網格畸變問題，從而再現(xiàn)動壓氣體軸承氣膜厚度與三維流場內非線性氣膜壓力的動態(tài)發(fā)展過程，研究不同轉速和偏心率對氣體軸承瞬態(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)非線性動力學行為。在求解動態(tài)特性系數(shù)的基礎上，計算不同時間歷程轉子的軸心渦動軌跡，建立穩(wěn)定性判斷準則，研究不同轉速下氣體軸承的穩(wěn)定性。結果表明：不同的轉速和偏心率對軸承動態(tài)剛度和動態(tài)阻尼的影響較為顯著，合理的選擇軸承的