小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析

介绍了计算流体力学软件FLUENT及其在气体轴承研究中的应用。针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于FLUENT软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用FLUENT软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区。对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性。

带有圆周方向均压槽的静压气体止推轴承的气锤自激

通过开设均压槽,可以增加静压气体轴承的承载能力和刚度,但是如果气体轴承的均压槽等参数设计不合理,会出现一种振动现象——气锤自激振动,尤其是设计高压重载气体止推轴承时。针对常用的圆盘止推气体轴承,建立轴承活动件的动力学方程,再运用小扰动方法和流量连续性方程得到了气锤自激振动的稳定性判别方程。通过求解稳定性判别方程,发现供气压力越大,自激振动的倾向性越强;气膜间隙在一定范围内容易引起自激振动;节流孔直径越大,自激振动的倾向性越强;当止推轴承的外径和内径的比值比较小时,容易发生气锤自激。通过计算得到了不发生气锤自激振动的轴承设计参数,可用于高压重载气体止推轴承的设计。

多排环形供气孔静压止推气体轴承的研究

为了提高静压止推气体轴承的刚度及承载力 ,对一种多排环形供气孔静压气体止推轴承进行了研究 .从气体轴承雷诺方程出发 ,采用Galerkin加权余量法推导出了控制方程的有限元形式 ,并由控制方程的边界条件 ,采用向前迭代法对轴承静特性参数进行了数值求解 ,分析了不同参数对止推轴承性能的影响 .理论分析及试验研究结果表明 ,采用多排环形供气孔后 。

狭缝节流气体静压轴颈-止推轴承静态特性分析

在气体静压轴颈 -止推轴承的离散化过程中 ,采用有限元方法 ,利用加权余量法将其二阶偏微分方程降低一阶 ,使利用三角单元线性插值函数成为可能 ,简化了压力分布方程式的计算 ,给出了轴承的静态特性 ,分析了结构工艺尺寸、狭缝宽度和轴承间隙等因素对径向和轴向承载性能的影响 ,揭示了轴颈和止推轴承之间的相互影响规律 ,并且研究了轴承内部气膜压力分布的规律 .最后 。

气体静压轴颈-止推串接型轴承涡流力矩的有限元分析

采用有限元方法研究了制造误差对狭缝节流气体静压轴颈止推串接型轴承的涡流力矩的影响,主要分析了狭缝宽度误差和轴颈圆度误差对涡流力矩的影响,以及轴颈的不同安装角度、偏心等因素对涡流力矩的影响。经对比验证表明,有限元计算结果与实测结果基本一致,研究结果对于气体静压轴颈止推轴承的设计、装配优化和性能预测具有重要的指导意义。

真空平衡型气体静压止推轴承的数学模型研究

讨论了真空平衡型气体静压止推轴承的工作机理 ,建立了该轴承的承载能力和刚度的数学模型 ,并通过计算机仿真及实验的方法对其进行分析验证。提出了气膜厚度作为真空度变量的参数 ,使其与导管参数、轴承参数联系起来 ,为定量分析真空度对轴承特性的影响提供了设计依据。

准气体动力循环Power MEMS气体静压轴承

为追求微细尺度条件下超高能量密度的目标,提出了Power MEMS准气体动力循环发动机的概念。鉴于Power MEMS准气体动力循环发动机能够自行提供高压气源的结构特征以及气体静压轴承在性能上的优点,提出了将气体静压轴承应用于该Power MEMS发动机的研究和Power MEMS准气体动力循环发动机中气体静压径向轴承和止推轴承的结构形式的选择,指出了微细尺度下气体静压轴承的设计要点;运用气体静压润滑的基本原理对气体轴承的结构及运行参数进行了分析,获取了径向轴承和止推轴承的参数设计;通过气体轴承静态性能的计算,从承载能力方面验证了将所设计的气体轴承应用于Power MEMS准气体动力循环发动机中的可行性。

局部多孔质气体静压轴向轴承静态特性的数值求解

运用数值方法分析局部多孔质节流气体静压轴向轴承的静态性能,分别建立局部多孔质圆柱塞内的压力分布方程和气体薄膜内的压力分布方程,利用坐标变换将局部多孔质圆柱塞的圆柱坐标与气体薄膜的圆柱坐标转换到同一笛卡儿坐标系,为有限元离散奠定基础.经过有限元推导,求得局部多孔质气体静压轴向轴承的承载能力与静态刚度,并对局部多孔质节流进行试验以验证理论模型的正确性.另外,对局部多孔质节流气体静压轴向轴承和小孔节流气体静压轴向轴承进行对比试验.结果表明:局部多孔质节流和小孔节流静压轴承的承载能力随着气膜厚度的减小而增加;静态刚度随着气膜厚度的增加先增加后减小;局部多孔质节流比小孔节流具有较高的承载能力和静态刚度.

小孔节流式盘状静压止推气体轴承主要几何参数的设计

采用保角变换有限元方法计算量纲一的供气孔分布圆半径C、供气孔直径d和供气孔数n对小孔节流盘状静压止推气体轴承静态性能的影响。对承载力特性影响较大的参数是供气孔直径d和供气孔数n,对流量和静刚度特性影响较大的参数是量纲一的供气孔分布圆半径C、供气孔直径d和供气孔数n。按照优先考虑静刚度指标和兼顾流量、承载力指标的设计原则,从分析中得到了一般情况下该类轴承主要几何参数的推荐取值范围。

多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计

采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过程,详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响。随供气孔直径的增大,轴承消耗的体积流量增大,承载力也随之增大,但小气膜高度时增加值较小,大气膜高度时增加值较大,且轴承的最大静刚度逐渐减小。大的供气孔直径,可使轴承在更大的气膜高度下工作。供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似。理论优化的结果表明,圆盘内径参数应尽量取小值,供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根。对不能采用理论优化的几何参数,在数值分析的基础上,给出其合理取值范围。供气孔直径应在0.4-0.8 mm范围内取值,供气孔数应在5-8范围内取值。

表面节流空气静压润滑轴承性能研究

从雷诺方程出发,将静压止推轴承按气膜厚度不同划分计算区域,推导出控制方程的有限差分形式,采用超松弛迭代法对轴承静态特性进行数值求解.分析了不同参数对轴承性能的影响,研究了表面节流止推轴承内部气膜压力分布的规律,并通过实测值对计算结果进行了验证.

基于静特性分析的环面节流静压圆盘止推气体轴承参数设计

用保角变换有限元方法研究环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数对其静特性的影响。结果表明,对承载力和流量影响较大的参数是供气孔直径d和供气孔数n,对静刚度值影响较大的参数是无量纲供气孔分布圆半径C、供气孔直径d和供气孔数n。依照优先考虑静刚度指标兼顾流量、承载力指标的设计原则,得出较佳的几何参数取值范围。

气动板形检测辊气体静压止推轴承的有限元分析

本文从气体雷诺方程出发 ,根据静压止推轴承的特点 ,运用Galerkin有限元方法推导了润滑气膜压力分布的有限元方程 ,并由气膜的边界条件 。

真空平衡型气体静压止推轴承刚度分析

讨论了真空平衡型气体静压止推轴承的机理,建立了该轴承的承载能力和刚度的数学模型并进行了计算分析。同时,把气膜厚度作为真空度变量与导管参数、轴承参数联系起来,为定量分析真空度对轴承特性的影响提供了理论依据。

最大刚度下单孔静压圆盘止推气体轴承的参数优化

根据已知承载力求最大静刚度的设计准则,采用不可压缩流简化方法,推导出显含圆盘止推轴承结构参数的等效刚度计算式。图解法分析结果表明,轴承的最大刚度点位于设计平面内稳定性约束条件和供气孔直径约束条件的交点;数值优化计算的结果与图解法一致,计算方法可行。

空间热泵气体静压止推轴承静动态性能研究

针对应用于空间热泵压缩机的氟利昂气体静压止推轴承的设计,采用动网格仿真方法对R134a气体静压止推轴承的静态和动态性能进行研究,通过实验对单孔进气止推轴承动网格仿真结果进行对比,验证了动网格仿真方法的有效性。结果表明:减小气膜厚度和增大供气压力可有效增大止推轴承的承载力,在气膜厚度较小时,通过减小气膜厚度所带来的承载力增幅很小;止推轴承的静态刚度随着供气压力增大而增大,存在一个最佳的气膜厚度使静态刚度达到最大值;随着外界激励频率的增大,止推轴承的动态刚度增大,阻尼系数减小,最后趋近于0;在相同的激励频率下,动态刚度和阻尼系数随着气膜厚度的增大而减小。

气体静压轴颈-止推串接型轴承静特性的分析

采用有限元方法研究了狭缝节流气体静压轴颈-止推串接型轴承的静态特性,分析了节流狭缝宽度和气膜厚度等因素对径向和轴向承载性能的影响,研究了三棱形圆度误差对径向和轴向承载能力的影响, 揭示了轴颈轴承部分和止推轴承部分之间的相互影响规律,并且研究了当有误差存在时轴承内部气膜压力分布的规律。