靜壓止推氣體軸承性能分析.pdf

1、本文主要研究靜壓止推氣體軸承的幾何參數(shù)對其靜態(tài)和動態(tài)性能的影響。利用商用計算流體力學(xué)軟件FLUENT對軸承的氣膜流場進行數(shù)值仿真，計算軸承在不同幾何參數(shù)下的承載能力、氣體流量和動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，分析軸承幾何參數(shù)對其性能的影響，從而實現(xiàn)靜壓止推氣體軸承的優(yōu)化設(shè)計。 本文首先建立靜壓止推氣體軸承的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用差分法求解雷諾方程計算軸承的靜態(tài)性能；采用FLUENT軟件包的前處理軟件GAMBIT建立不同幾何尺寸的靜壓止推氣體軸承的氣膜模型

2、，利用FLUENT求解器仿真氣膜的流場，獲取靜壓止推氣體軸承的靜態(tài)性能參數(shù)：軸承的承載能力、氣體流量、靜態(tài)剛度。分析軸承的幾何參數(shù)對其靜態(tài)性能參數(shù)的影響。 在軸承的靜態(tài)性分析基礎(chǔ)上，利用FLUENT軟件的動網(wǎng)格功能，計算軸承的動態(tài)性能。設(shè)計用戶自定義函數(shù)(UDF)，定義階躍信號輸入給軸承的氣浮塊，仿真分析軸承止推板的運動輸出。獲取軸承動態(tài)性能指標(biāo)：上升時間、峰值時間、最大超調(diào)量和調(diào)整時間；分析軸承幾何參數(shù)對其動態(tài)性能影響。通過M

3、ATLAB軟件的系統(tǒng)辨識工具，根據(jù)軸承的階躍響應(yīng)辨識出軸承等效彈簧阻尼模型的彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)。設(shè)計靜壓止推氣體軸承的實驗測試平臺，用以驗證FLUENT仿真的數(shù)據(jù)。 研究結(jié)果表明靜壓止推氣體軸承幾何參數(shù)和其靜態(tài)、動態(tài)性能密切相關(guān)。節(jié)流孔直徑和氣膜厚度越小，氣腔直徑越大，軸承的承載能力和氣膜剛度越好,而氣腔深度對軸承的靜態(tài)性能影響較小。靜壓止推氣體軸承的外徑較大時，軸承的動態(tài)性能更好；隨著節(jié)流孔直徑的增加，上升時間，峰值時間 增加