非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴承载能力与稳定性研究

目的:研究节流孔分布和直径系数对主轴承载能力和稳定性的影响。方法:提出了非均匀分布变节流孔直径新型静压气浮主轴结构,采用有限差分结合线性小扰动法求解非稳态Reynolds方程计算主轴性能。结果:节流孔分布、节流孔直径系数、偏心率、供气压力和平均气膜厚度对主轴承载能力和稳定性有显著影响;偏心率为0.15、供气压力为0.6 MPa时,新型气浮主轴承载能力提高25%,节流孔直径系数为0.90~0.95时主轴承载能力最大。结论:偏心率越大,节流孔分布对主轴承载能力的影响越显著;相对于传统主轴,节流孔直径系数对新型主轴承载能力影响较小;气浮主轴承载能力随供气压力和偏心率增加而增大,随平均气膜厚度增大而减小;偏心率越小,节流孔非均匀分布提高主轴稳定性越显著,变节流孔直径有利于提高主轴临界涡动比,降低临界惯性力,增强主轴稳定性;增大平均气膜厚度有利于提高主轴稳定性;增加供气压力导致主轴临界惯性力增大,稳定性降低。