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(duì)其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的影響。利用商用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)軸承的氣膜流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真，計(jì)算軸承在不同幾何參數(shù)下的承載能力、氣體流量和動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，分析軸承幾何參數(shù)對(duì)其性能的影響，從而實(shí)現(xiàn)靜壓止推氣體軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 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(jì)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(chǎng)，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(duì)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(dòng)網(wǎng)格功能，計(jì)算軸承的動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)用戶(hù)自定義函數(shù)(UDF)，定義階躍信號(hào)輸入給軸承的氣浮塊，仿真分析軸承止推板的運(yùn)動(dòng)輸出。獲取軸承動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間；分析軸承幾何參數(shù)對(duì)其動(dòng)態(tài)性能影響。通過(guò)M

3、ATLAB軟件的系統(tǒng)辨識(shí)工具，根據(jù)軸承的階躍響應(yīng)辨識(shí)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(jì)靜壓止推氣體軸承的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，用以驗(yàn)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(dòng)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(duì)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(shí)，軸承的動(dòng)態(tài)性能更好；隨著節(jié)流孔直徑的增加，上升時(shí)間，峰值時(shí)間 增加