球面螺旋槽氣體動壓軸承動態(tài)特性及穩(wěn)定性分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

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